经过多年的发展,特别是脉冲傅立叶变换多维谱的引入,使得核磁共振技术从一种只能研究小分子结构信息的工具发展成为一项能够研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和动力学特性的重要技术。然而,随着研究体系变得越来越复杂,运用核磁共振技术进行研究的限制也越来越多。例如运用液相核磁共振技术研究天然无序蛋白和大蛋白时会遇到很大的困难,本论文主要就这两方面内容展开讨论。天然无序蛋白质是一类不需要稳定三维结构就可以执行其功能的蛋白质,由于此类蛋白质的结构具有很大的活动性,因而很难结晶。这就使得核磁共振技术成为研究这类蛋白质的重要工具,由于天然无序蛋白质缺乏稳定的三维结构,其核磁共振谱图上谱峰的分散程度很差,即谱峰的堆叠很严重。解决这一问题最有效的方式就是运用非均匀采样技术来快速地采集高分辨率的高维谱,从而使得堆叠严重的谱峰得以指认。在本论文的第二章中,我们构建了HNCACB/HN（CO）CACB和HA（CA）CO（CA）NH/HA（CA）CONH两套四维实验用于对人源天然无序蛋白质SKIP的N端序列的主链化学位移指认,通过采用同心球壳快速采样技术,这两套实验可以在11小时以内完成,并且这两套实验可以相互配合,高效率地获得无序蛋白质SKIP的N端序列的主链化学位移指认。近年来新产生的同位素标记技术使得利用核磁共振技术研究大分子量的蛋白质成为可能。甲基选择性质子化就是这样一种同位素标记技术,其通过在全氘代的背景中在特定氨基酸的甲基引入质子化,从而在改善大分子量蛋白质弛豫特性的同时,保留了重要的NOE距离信息。由于甲基通常位于蛋白质的疏水核心,因此这些甲基之间的NOE距离信息对于解析大分子量蛋白质的结构起着至关重要的作用。在本论文的第三章中,我们主要讲述了如何将稀疏采样技术整合到四维甲基-甲基NOESY实验中。由于NOESY实验中有很强的对角峰,这些对角峰在稀疏采样的情形下会产生很强的假象峰,这些假象峰会掩盖真实的弱交叉峰,因而导致重要NOE距离信息的丢失。我们尝试了不同的方法来抑制四维甲基-甲基NOESY实验的对角峰,最终采用了一种通用方法来抑制对角峰,并且在大肠杆菌42kDa的蛋白质MBP上进行了测试,取得了很好的效果。