已发布更正： 中子自旋回波谱学作为脂质膜动力学及膜蛋白相互作用的独特探针。引言、实验方案和代表性结果部分已更新。
更正：中子自旋回波谱学作为研究脂质膜动力学及膜蛋白相互作用的独特探针
2021年8月6日
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已发布更正： 中子自旋回波谱学作为脂质膜动力学及膜蛋白相互作用的独特探针。引言、实验方案和代表性结果部分已更新。
在引言部分，第五段已从以下内容更新：
除了能够直接获取膜动力学的长度和时间尺度信息外，中子自旋回声（NSE）还具有中子同位素敏感性的内在特性。52特别是中子与氢元素的不同同位素发生相互作用的能力——氢是生物系统中最丰富的元素——导致中子散射长度密度的差异，34 或 NSLD（等效于光学折射率）50），当氕被氘取代时，可实现一种称为对比度变化的方法，该方法常用于突出特定的膜结构特征或掩盖其他结构 — 后一种情况被称为对比度匹配。对比度变化/匹配的一个常见应用是用水（NSLD = -0.56 × 10-6 Å-2）通过重水或D2O（NSLD = 6.4 × 10-6 Å-2）以放大来自含氢脂质膜的中子信号（NSLD ~ 2 × 10-6 Å-2）。该方法在膜结构研究中具有很高的有效性，因为D的穿透能力2O进入膜的头部区域可准确测定膜的厚度（参见 图2A，左侧面板）以及应用更复杂模型时不同脂质亚类的位置分布53,54本文重点介绍了一些利用对比度变化研究仿生膜中集体动力学及特定膜特征的实例。
至：
除了能够直接获取膜动力学的长度和时间尺度信息外，中子自旋回声（NSE）还具有固有的中子同位素敏感性52特别是中子与氢元素的不同同位素发生差异性相互作用的能力——氢是生物系统中最丰富的元素——导致中子散射长度密度的不同，34 或NSLD（等效于光学折射率）50），当氕被氘取代时，可实现一种称为对比度变化的方法，该方法常用于突出特定的膜结构特征或隐藏其他结构 — 后一种情况被称为对比度匹配。对比度变化/匹配的一个常见应用是用水（NSLD = -0.56 × 10-6 Å-2）通过重水或D2O（NSLD = 6.4 × 10-6 Å-2）以放大来自含氢脂质膜的中子信号（NSLD ~ 0 × 10-6 Å-2）。该方法在膜结构研究中具有很高的有效性，因为D的穿透能力2O进入膜的头部区域可准确测定膜的厚度（参见 图2A左侧面板）以及应用更复杂模型时不同脂质亚类的位置53,54本文重点介绍了一些利用对比度变化研究仿生膜中集体动力学及特定膜特性的实例。
在方案中，步骤 1.1 已从：
进行弯曲涨落测量时，需在D2O（D 99.9%）或D2O缓冲液（例如使用D2O而非H2O配制的磷酸盐缓冲液）中制备完全质子化的脂质体。使用完全质子化的DMPC（C36H72NO8P）和DSPC（C44H88NO8P），其中
133.4 mg，式中XDMPC和XDSPC分别为DMPC和DSPC的摩尔分数，此处分别设为0.7和0.3，MwDMPC和MwDSPC分别为其摩尔质量，即677.9 g/mol和790.1 g/mol。同理，mDSPC = 66.6 mg。该氘化方案可增强膜（NSLD ~ 2 × 10-6 Å-2）与氘化缓冲液（NSLD ~ 6.4 × 10-6 Å-2）之间的散射对比度，从而放大膜波动产生的信号（见图2A左图）。
至：
进行弯曲涨落测量时，需在D2O（D含量99.9%）或D2O缓冲液（例如使用D2O而非H2O配制的磷酸盐缓冲液）中制备完全质子化的脂质体。使用完全质子化的DMPC（C36H72NO8P）和DSPC（C44H88NO8P），其中DMPC的质量为 133.4 mg，式中XDMPC和XDSPC分别为DMPC和DSPC的摩尔分数，此处分别设为0.7和0.3，MwDMPC和MwDSPC分别为其摩尔质量，即677.9 g/mol和790.1 g/mol。同理，mDSPC = 66.6 mg。该氘化方案可增强膜（NSLD ~ 0 × 10-6 Å-2）与氘化缓冲液（NSLD ~ 6.4 × 10-6 Å-2）之间的散射对比度，从而放大膜波动产生的信号（见图2A左图）。
在代表性结果中，第一段已从以下内容更新：
通过中子自旋回声（NSE）研究膜弯曲涨落时，通常在约 (0.04 - 0.2) Å-1 的 Q 范围内进行。该 Q 范围对应于介于膜厚度与脂质体半径之间的中间长度尺度，此处弯曲动力学占主导地位。在更宽的 Q 范围内测量可揭示其他动态模式，包括脂质体扩散和膜内动力学。有关 NSE 可探测的膜动力学转变的更多细节，请参阅以下相关文献25,71。需要特别强调的是，NSE 信号与以下表达式成正比：
，其中 Icoh 和 Iinc 分别代表样品的相干散射强度和非相干散射强度。因此，建议使用氘代缓冲液（即用 D2O 而非 H2O 配制的缓冲液）制备 NSE 脂质体样品，以最大限度地减少主要来源于样品中氢含量的非相干散射信号。然而，在某些情况下，可能需要采用部分氘代方案（即使用 D2O 和 H2O 的混合物），以获得最佳的对比度条件。通常，对完全质子化的脂质体在氘代缓冲液中进行 NSE 测量，如 图 5 中所述，称为完全对比度脂质体。该氘代方案导致膜核心（约 2 × 10-6 Å-2）与其氘代流体环境（约 6.4 × 10-6 Å-2）之间产生较大的中子散射长度密度（NSLD）差异，从而显著增强来自脂质体膜的散射信号，并改善弯曲动力学测量的统计质量。这种对比度方案（图 2A 左图）常用于单组分38,72 和多组分39,66 脂质膜弯曲刚性的研究，以及生物分子嵌入物（如胆固醇、药物分子、肽/蛋白质）36,37,73,74,75 和合成添加剂（如纳米颗粒）76,77 引起的膜软化/硬化效应的研究中。
至：
通过中子自旋回声（NSE）研究膜弯曲涨落时，通常在约 (0.04 - 0.2) Å-1 的 Q 范围内进行测量。该 Q 范围对应于介于膜厚度与脂质体半径之间的中间长度尺度，此尺度下弯曲动力学占主导地位。在更宽的 Q 范围内测量可探测到其他动态模式，包括脂质体的扩散运动和膜内的动力学行为。有关 NSE 可探测的膜动力学转变的更多细节，请参阅以下相关文献25,71。需要特别强调的是，NSE 信号与以下表达式成正比：，其中 Icoh 和 Iinc 分别代表样品的相干散射强度和非相干散射强度。因此，建议使用氘代缓冲液（即用 D2O 而非 H2O 配制的缓冲液）制备 NSE 脂质体样品，以最大限度地减少主要来源于样品中氢含量的非相干散射信号。然而，在某些情况下，可能需要采用部分氘代方案（即使用 D2O 和 H2O 的混合物），以获得最佳的对比度条件。通常，对完全质子化的脂质体在氘代缓冲液中进行 NSE 测量，如 图5 中所述，称为完全对比度脂质体。该氘代方案导致膜核心（~0 × 10-6 Å-2）与其氘代流体环境（~6.4 × 10-6 Å-2）之间产生较大的中子散射长度密度（NSLD）差异，从而显著增强脂质体膜的散射信号，并改善弯曲动力学测量的统计质量。这种对比度方案（图2A 左图）常用于单组分38,72 和多组分39,66 脂质膜弯曲刚性的研究，以及生物分子嵌入物（如胆固醇、药物分子、肽/蛋白质）36,37,73,74,75 和合成添加剂（如纳米颗粒）76,77 引起的膜软化/硬化效应的研究中。
在代表性结果中，图 2 已从以下内容更新：
图 2：中子自旋回声实验中脂膜可能的氘化方案示例。（A）左侧：完全对比的膜，例如质子化膜置于氘代缓冲液中，显示沿膜表面法线方向的中子散射长度密度（NSLD）分布。膜头基团区（约 2 × 10-2 Å-2）与尾部区（约 4.5 × 10-6 Å-2）之间的NSLD差异源于头基团与氘代缓冲液的水合作用。右侧：尾部对比匹配的膜，使得膜的烃链尾部区域与缓冲液具有相同的NSLD，如沿膜法线方向对应的NSLD分布所示。（B）形成相分离结构的膜，采用两种中子对比方案，分别使相区（中心）或基质（左侧）与缓冲液对比匹配，从而可选择性地研究基质或相区的动力学行为。本图改编自 Nickels 等，JACS 201541。（C）通过环糊精交换法在质子化与氘代脂质囊泡之间制备的不对称膜，使其中一个膜单层被氘化，而另一个单层保持质子化。该方法可用于研究质子化单层的弯曲动力学，并揭示不对称膜中相对单层之间机械耦合的机制。本图改编自 Rickeard 等，Nanoscale 202040。请点击此处查看此图的放大版本。
至：
图 2：脂质膜中子自旋回声（NSE）实验中可能的氘化方案示例。（A）左侧：完全对比的膜，例如在氘代缓冲液中的质子化膜，显示沿膜表面法线方向的中子散射长度密度（NSLD）分布。膜尾部区域（~0 × 10-2 Å-2）与头部基团区域（~4.5 × 10-6 Å-2）之间的NSLD差异源于头部基团与氘代缓冲液的水合作用。右侧：尾部对比匹配的膜，使得膜的烃链尾部区域与缓冲液具有相同的NSLD，如沿膜法线方向对应的NSLD分布所示。（B）形成相分离结构域的膜，采用两种中子对比方案，分别使结构域（中心）或基质（左侧）与缓冲液对比匹配，从而可选择性地研究基质或结构域的动力学行为。本图改编自 Nickels 等人，JACS 201541。（C）通过环糊精交换在质子化和氘代脂质囊泡之间制备的不对称膜，导致一个膜单层被氘化，而另一个单层保持质子化。这使得可以研究质子化单层的弯曲动力学，并为不对称膜中相对单层之间的力学耦合提供见解。本图改编自 Rickeard 等人，Nanoscale 202040。请点击此处查看该图的放大版本。
方案
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已发布更正：针对中子自旋回波谱学作为脂质膜动力学及膜蛋白相互作用的独特探针。引言、实验方案和代表性结果部分已更新。
在引言部分，第五段已从以下内容更新：
除了能够直接获取膜动力学的长度和时间尺度信息外，中子自旋回声（NSE）还具有固有的中子同位素敏感性52特别是中子与氢元素的不同同位素发生差异性相互作用的能力——氢是生物系统中最丰富的元素——导致中子散射长度密度的不同，34 或NSLD（等效于光学折射率）50），当氢被氘取代时，可实现一种称为对比度变化的方法，该方法常用于突出特定的膜结构特征或掩盖其他结构 — 后一种情况被称为对比度匹配。对比度变化/匹配的一个常见应用是用水（NSLD = -0.56 × 10-6 Å-2）通过重水或D2O（NSLD = 6.4 × 10-6 Å-2) 以放大来自含氢脂质膜的中子信号（NSLD ~ 2 × 10-6 Å-2）。该方法在膜结构研究中具有很高的有效性，因为D的穿透能力2O进入膜的头部区域可实现对膜厚度的精确测定（参见 图2A左侧面板）以及应用更复杂模型时不同脂质亚类的位置53,54本文重点介绍了一些利用对比度变化研究仿生膜集体动力学及特定膜特征的实例。
至：
除了能够直接获取膜动力学的长度和时间尺度信息外，中子自旋回声（NSE）还具有中子同位素敏感性的固有特性52特别是中子与氢元素的不同同位素发生相互作用的能力——氢是生物系统中最丰富的元素——导致中子散射长度密度的差异，34 或NSLD（等效于光学折射率）50），当氕被氘取代时，可实现一种称为对比度变化的方法，该方法常用于突出特定的膜结构特征或掩盖其他结构 — 后一种情况被称为对比度匹配。对比度变化/匹配的一个常见应用是用水（NSLD = -0.56 × 10-6 Å-2）通过重水或D2O（NSLD = 6.4 × 10-6 Å-2) 以放大来自含氢脂质膜的中子信号（NSLD ~ 0 × 10-6 Å-2）。该方法在膜结构研究中具有很高的有效性，因为D的穿透能力2O进入膜的头部区域可准确测定膜的厚度（参见 图2A，左侧面板）以及应用更复杂模型时不同脂质亚类的位置53,54本文重点介绍了一些利用对比度变化研究仿生膜中集体动力学及特定膜特征的实例。
在方案中，步骤 1.1 已从以下内容更新：
进行弯曲涨落测量时，需在D2O（D 99.9%）或D2O缓冲液（例如使用D2O而非H2O配制的磷酸盐缓冲液）中制备完全质子化的脂质体。使用完全质子化的DMPC（C36H72NO8P）和DSPC（C44H88NO8P），其中DMPC的质量为 133.4 mg，式中XDMPC和XDSPC分别为DMPC和DSPC的摩尔分数，此处分别设为0.7和0.3，MwDMPC和MwDSPC分别为其摩尔质量，即677.9 g/mol和790.1 g/mol。同理，mDSPC = 66.6 mg。该氘代方案可增强膜（NSLD ~ 2 × 10-6 Å-2）与氘化缓冲液（NSLD ~ 6.4 × 10-6 Å-2）之间的散射对比度，从而放大膜波动产生的信号（见图2A左图）。
至：
对于弯曲涨落测量，需在D2O（D 99.9%）或D2O缓冲液（例如使用D2O而非H2O配制的磷酸盐缓冲液）中制备完全质子化的脂质体。使用完全质子化的DMPC（C36H72NO8P）和DSPC（C44H88NO8P），其中为133.4 mg，式中XDMPC和XDSPC分别为DMPC和DSPC的摩尔分数，在此分别设为0.7和0.3，MwDMPC和MwDSPC分别为其摩尔质量，即677.9 g/mol和790.1 g/mol。同理，mDSPC = 66.6 mg。该氘化方案可增强膜（NSLD ~ 0 × 10-6 Å-2）与氘化缓冲液（NSLD ~ 6.4 × 10-6 Å-2）之间的散射对比度，从而放大膜波动产生的信号（见图2A左图）。
在代表性结果中，第一段已从以下内容更新：
通过中子自旋回声（NSE）研究膜弯曲涨落时，通常在约 (0.04 - 0.2) Å-1 的 Q 范围内进行。该 Q 范围对应于介于膜厚度与脂质体半径之间的中间长度尺度，此范围内弯曲动力学占主导地位。在更宽的 Q 范围内测量可揭示其他动态模式，包括脂质体的扩散行为和膜内动力学。有关 NSE 可探测的膜动力学转变的更多细节，请参阅以下相关文献25,71。需要特别强调的是，NSE 信号与以下表达式成正比：，其中 Icoh 和 Iinc 分别代表样品的相干散射强度和非相干散射强度。因此，建议将 NSE 脂质体样品制备在氘代缓冲液中（即使用 D2O 而非 H2O 配制的缓冲液），以最大限度地减少主要来源于样品中氢含量的非相干散射信号。然而，在某些情况下，可能需要采用部分氘代方案（即使用 D2O 与 H2O 的混合物），以获得最佳的对比度条件。通常，对完全质子化的脂质体在氘代缓冲液中进行 NSE 测量，如 图5 中所述，称为完全对比度脂质体。该氘代方案导致膜核心（约 2 × 10-6 Å-2）与其氘代流体环境（约 6.4 × 10-6 Å-2）之间产生较大的中子散射长度密度（NSLD）差异，从而显著增强来自脂质体膜的散射信号，并改善弯曲动力学测量的统计质量。这种对比度方案（图2A 左图）常用于单组分38,72 和多组分39,66 脂质膜弯曲刚性的研究，以及生物分子掺杂物（如胆固醇、药物分子、肽/蛋白质）36,37,73,74,75 和合成添加剂（如纳米颗粒）76,77 对膜软化/硬化效应的研究中。
至：
通过中子自旋回声（NSE）研究膜弯曲涨落时，通常在约 (0.04 - 0.2) Å-1 的 Q 范围内进行。该 Q 范围对应于介于膜厚度与脂质体半径之间的中间长度尺度，此处弯曲动力学占主导地位。在更宽的 Q 范围内测量可探测到其他动态模式，包括脂质体扩散和膜内动力学。有关 NSE 可探测的膜动力学转变的更多细节，请参阅以下相关文献25,71。需要特别强调的是，NSE 信号与以下表达式成正比：，其中 Icoh 和 Iinc 分别为样品的相干散射强度和非相干散射强度。因此，建议使用氘代缓冲液（即用 D2O 而非 H2O 配制的缓冲液）制备 NSE 脂质体样品，以最小化主要来源于样品中氢含量的非相干散射信号。然而，在某些情况下，可能需要采用部分氘代方案（即使用 D2O 和 H2O 的混合物），以获得最佳的对比条件。通常，对完全质子化的脂质体在氘代缓冲液中进行 NSE 测量，如 图5 中所述，称为完全对比脂质体。该氘代方案导致膜核心（~0 × 10-6 Å-2）与其氘代流体环境（~6.4 × 10-6 Å-2）之间产生较大的中子散射长度密度（NSLD）差异，从而显著增强脂质体膜的散射信号，并改善弯曲动力学测量的统计质量。该对比方案（图2A 左图）常用于单组分38,72 和多组分39,66 脂质膜弯曲刚性的研究，以及生物分子嵌入物（如胆固醇、药物分子、肽/蛋白质）36,37,73,74,75 和合成添加剂（如纳米颗粒）76,77 引起的膜软化/硬化研究中。
在代表性结果中，图 2 已从以下内容更新：
图 2：中子自旋回声实验中脂膜可能的氘化方案示例。（A）左侧：完全对比的膜，例如质子化膜置于氘代缓冲液中，显示沿膜表面法线方向的中子散射长度密度（NSLD）分布。膜头基区（约 2 × 10-2 Å-2）与尾部区域（约 4.5 × 10-6 Å-2）之间的NSLD差异源于头基与氘代缓冲液的水合作用。右侧：尾部对比匹配的膜，使得膜的烃链尾部区域与缓冲液具有相同的NSLD，如沿膜法线方向相应的NSLD分布所示。（B）具有两种中子对比方案的相分离膜，其中相区（中心）或基质（左侧）与缓冲液对比匹配，从而可分别选择性研究基质或相区的动力学行为。本图改编自 Nickels 等，JACS 201541。（C）通过质子化与氘代脂质囊泡之间的环糊精交换制备的不对称膜，导致一个膜单层被氘化，而另一个单层保持质子化。这使得可以研究质子化单层的弯曲动力学，并为不对称膜中相对单层之间的力学耦合提供见解。本图改编自 Rickeard 等，Nanoscale 202040。请点击此处查看此图的放大版本。
至：
图 2：中子自旋回声（NSE）实验中脂质膜可能的氘化方案示例。（A）左侧：完全对比的膜，例如在氘化缓冲液中的质子化膜，显示沿膜表面法线方向的中子散射长度密度（NSLD）分布。膜尾部区域（~0 × 10-2 Å-2）与头部基团区域（~4.5 × 10-6 Å-2）之间的NSLD差异源于头部基团与氘化缓冲液的水合作用。右侧：尾部对比匹配的膜，使得膜的烃链尾部区域与缓冲液具有相同的NSLD，如沿膜法线方向对应的NSLD分布所示。（B）形成结构域的膜，采用两种中子对比方案，分别使结构域（中心）或基质（左侧）与缓冲液对比匹配，从而可选择性地研究基质或结构域的动力学行为。本图改编自 Nickels 等人，JACS 201541。（C）通过环糊精在质子化和氘化脂质囊泡之间交换制备的不对称膜，导致一个膜单层被氘化，而另一个单层保持质子化。这使得可以研究质子化单层的弯曲动力学，并揭示不对称膜中相对单层之间机械耦合的机制。本图改编自 Rickeard 等人，Nanoscale 202040。请点击此处查看该图的放大版本。
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