細胞內蛋白質的核磁共振研究(Protein In-cell NMR)，即利用核磁共振波譜方法獲取活細胞內原子分辨的蛋白質結構、動態學以及相互作用信息，是近年來核磁共振波譜的前沿研究領域。然而，細胞內環境極其復雜，生物大分子濃度高達100-400 g/L。在細胞內這種更為接近生理條件的環境下研究蛋白質，通常用于稀溶液中蛋白質研究的核磁共振技術往往束手無策，迫切需要發展新的核磁共振技術與方法。
中國科學院武漢物理與數學研究所李從剛研究員帶領原位生物大分子波譜分析組一直致力于發展新的核磁共振技術與方法用于細胞內蛋白質的研究，尤其在19F核磁共振(NMR)波譜方面已取得了一定進展。近日，該課題組利用19F NMR方法直接在完整的非洲爪蟾卵母細胞內觀測鈣離子誘導鈣調蛋白的構象轉變，研究成果以VIP(Very Important Paper)形式發表在《德國應用化學》雜志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, DOI: 10.1002/anie.201500261)。研究發現，在完整的非洲爪蟾卵母細胞內鈣調蛋白隨鈣離子濃度的變化而發生構象轉變;在較低的鈣離子濃度下，細胞內鈣調蛋白也能激活肌球蛋白輕鏈激酶(Myosin Light Chain Kinase，MLCK，結合鈣調蛋白鈣離子結合態而被激活)，在細胞內驗證了前人提出的鈣調蛋白介導的不同信號通路的激活受鈣調蛋白與下游信號蛋白結合強度的調控。該研究還首次將19F贗接觸位移(Pseudocontact Shifts，PCS)技術應用于獲取細胞內蛋白質的結構信息，結果表明，19F PCS技術可以提供細胞內蛋白質的長程結構約束信息。
19F NMR方法在此對鈣調蛋白的研究將為對活細胞內其他信號轉導系統的研究提供新的思路。該研究得到了國家自然科學基金項目(21173258、21120102038、21221064)、科技部973計劃(2013CB910200)以及中組部青年千人計劃的資助。
