FAQ: NMR on biomolekyylien

7 faits des possibilités de NMR d'étudier biomolecules

Juste quelques années après que la méthode NMR s'est établie comme un outil puissant pour l'étude de composés organiques simples, les premières tentatives de mesurer le spectre de la protéine ont été exécutées. Le premier travail s'entend à la 1957ème année et les spectres ont été obtenus à cette époque évidemment, peu de renseignements. Depuis lors, depuis peu plus de moitié de siècle, la spectroscopie NMR de biomolecules est venue un long chemin, en devenant deuxième seulement à la cristallographie de Rayons X, une méthode pour déterminer la structure de protéines, la méthode expérimentale clée pour étudier la dynamique de biomolecules et gagner une position de leader dans le domaine du design rationnel de composés nouveaux biologiquement actifs.

• 1. La protéine, qui a été mesurée pour le premier spectre NMR était ribonuclease A. Le spectre est un ensemble simple "des monticules", dont pas les informations utiles structurelles ou autres au temps pour le recevoir n'étaient pas possibles. 20 ans plus tard, à la fin des années 70, il a été déjà créé une méthodologie puissante pour Fourier la spectroscopie de NMR et les premières méthodes de spectroscopie NMR de deux dimensions. La création des techniques de spectroscopie de deux dimensions a permis l'impulsion puissante réelle à l'étude de composés complexes, tels que les protéines et les acides nucléiques. Évidemment, la contribution principale au développement de cette région appartient au vainqueur de Prix Nobel, le scientifique suisse Richard Ernst. plusieurs techniques complémentaires telles que la soi-disant spectroscopie NOESY ont été créées, c'est-à-dire la spectroscopie d'effet d'Overhauser nucléaire (l'Effet Overhauser Nucléaire) - une méthode pour découvrir les contacts internucléaires. Si les protons sont proches ensemble dans l'espace, dans des trans-pics de spectacles de spectre si de deux dimensions dans les positions conforme aux deux protons réagissant réciproquement par l'espace.
• 2. Spectres de deux dimensions du DOUILLET, la soi-disant spectroscopie de corrélation : Si les protons communiquent l'un avec l'autre par les électrons de valence dans le système, en ayant une action réciproque de tour du tour constante non-zéro, c'est-à-dire ils ne sont pas séparés par plus de trois obligations chimiques l'un de l'autre, que nous dans ce spectre nous voyons des pics fâchés correspondants. Et aussi il a créé un certain nombre de techniques complémentaires, par exemple, TOCSY - pour découvrir tous les protons appartenant à la même protéine de résidu d'acide aminé. Il se le trouve si nous analysons le spectre de deux dimensions d'une relativement petite protéine avec un poids moléculaire de, disons, jusqu'à dix mille Daltons, ces techniques DOUILLETTES, TOCSY et NOESY capable de nous donner des informations suffisantes pour classifier les signaux, c'est-à-dire identifier chacun des protons de la protéine. De tels renseignements que nous obtenons de ces spectres, il est suffisant de calculer la structure de la protéine. En 1983, un groupe de scientifiques sous le leadership de Lauréat du prix Nobel on a calculé Kurt Vyutrih la première structure est une relativement petite protéine, mais c'était une percée - jusqu'à ce temps la seule façon de déterminer la structure de biomolecules était la cristallographie de Rayons X. Finalement, il y avait une méthode alternative. Premièrement, cette méthode permet de déterminer la structure de la solution, plutôt que dans le cristal et, deuxièmement, la base physique de cette méthode se distingue fondamentalement de l'analyse de Rayons X.
• 3. Plus loin la méthodologie de NMR est devenue tout à fait rapidement. Il a été constaté que les informations très utiles pour étudier biomolecules peuvent fournir pas seulement des protons et de plus lourds noyaux, par exemple, tels que le carbone 13. Son contenu naturel est relativement petit - environ 1 %, mais il est possible de grandir une protéine a enrichi du carbone d'isotope 13 moyen d'expression et ainsi augmenter le contenu magnétique de l'isotope de carbone actif à presque 100 %. Le même s'applique à l'azote 15 isotope, dont un contenu naturel est toujours trois fois moins. La préparation d'isotopes fermes et magnétiquement actifs étiquetés C-13 et techniques de protéines N-15 a créé une soi-disant spectroscopie heteronuclear, c'est-à-dire la corrélation spectrale de ces techniques le lourd carbone de noyaux ou l'azote et les protons associés à eux. Et, finalement, la combinaison de méthodes classiques TOCSY, DOUILLET et de NOESY, qui sont mentionnés au-dessus, heteronuclear les méthodes a permis d'établir des méthodes pour la spectroscopie NMR multidimensionnelle. Par exemple, dans des données de spectroscopie (3D) tridimensionnelles espacées le long de trois haches : un axe du lourd noyau (l'azote 15 ou le carbone 13), deuxième - le proton a attaché une obligation chimique avec le lourd noyau et le troisième axe - autre proton communiquant avec le précédent par l'espace ou par le biais d'un couplage de tour du tour
• 4. Ces approches ont aidé à établir la méthodologie pour faire les études pas seulement capable de petites protéines, comme c'était dans le premier développement de la spectroscopie NMR de biomolecules et les protéines aux 20, 30 kDa et plus haut. Maintenant la restriction du poids moléculaire de l'objet étant étudié se développe rapidement. Ces dernières années, les études dans lesquelles les chercheurs de différents pays publient des données sur les signaux de référence de protéines ou de complexes de protéine jusqu'à la grandeur megadaltonic. Cela, évidemment, développe extrêmement les possibilités de NMR. Très important est le fait que la spectroscopie NMR peut pas obtenir seulement l'information de la structure - cela tout à fait avec succès obtenu par l'analyse de Rayons X, mais vous pouvez obtenir l'information très de valeur sur les propriétés dynamiques de systèmes de protéine et ici la méthode NMR est unique. C'est-à-dire, nous pouvons nous lever aux renseignements de résolution atomiques sur comment, quelles fréquences caractéristiques, c'est-à-dire, comment vite et avec quel mouvement d'ampleur de certains morceaux de la molécule de protéine. De plus, ces mouvements de temps caractéristiques sont enquêtés et de picoseconds jusqu'aux heures, c-à-d jusqu'à la spectroscopie de NMR en temps réel. Pour améliorer votre capacité mentale – achètent nootropics russe –Cogitum, Semax, Cortexin, Phenotropil.
• 5. Et finalement, la troisième région, qui est extrêmement importante - c'est la possibilité de méthode NMR pour contrôler l'action réciproque de molécules différentes, par exemple, en étudiant l'action réciproque de petites molécules avec biomolecules. Ces biomolecules peuvent être des protéines prévues - c'est-à-dire ceux qui sont affectés par un ou une autre médication et les composés de poids moléculaire bas peuvent être des médicaments que nous utilisons, ou ces composés qui ont le potentiel pour les devenir. Et à cause de l'extrêmement haut contenu d'information de la méthode NMR pour déterminer la capacité de petites molécules de se lier aux protéines, cette méthode est devenue un très rapidement développement ces dernières années dans l'application pour chercher des médicaments. Là s'approche de la projection de NMR appelée, visée à l'identification de composés ou les encore plus petits médicaments d'avenir de fragments moléculaires qui se lient à la poche ou à d'autre cible de protéine. Et par NMR peut être placé une variété de fragments moléculaires et les a articulés ensuite reçoivent le joli composé de haute affinité qui a le potentiel pour être un bon remède.
• 6. La plupart des entreprises pharmaceutiques importantes depuis le dernier 90-ies du XX siècle et au cours de la dernière décennie, cela arrive vite, il a commencé à utiliser la technique de projection de NMR. Presque ils tous, cette méthodologie est largement utilisée. Si vous regardez une liste de composés biologiquement actifs, qui sont à un stade particulier d'essais cliniques ou précliniques, il semble qu'au moins un tiers d'entre eux choisi par les méthodes pour la projection de NMR. Il devrait être noté les deux autres directions d'application de NMR pour administrer des somnifères à la découverte. La première direction est associée à l'identification de la plupart des signaux de biotarget, c'est-à-dire d'une protéine qui est la cible du médicament. Une telle protéine doit certainement être étudiée par NMR, en particulier il devrait avoir reçu des renseignements sur les signaux de référence. Et ensuite il y a un certain nombre de techniques NMR qui permettent de précisément placer la poche se liant de composés de poids moléculaire bas, médicaments potentiels avec la protéine prévue. Les fragments moléculaires de méthodologie (le design de médicament basé sur le fragment, FBDD), en utilisant les renseignements obtenus par NMR pour l'articulation significative de petits fragments moléculaires dans une plus grande molécule qui a le potentiel pour devenir une médecine.
• 7. La deuxième région implique pas obtiennent des renseignements sur le fait d'assigner des signaux de NMR de la protéine prévue. De plus, une telle protéine peut être extrêmement haute du point de vue de NMR et incommode pour mesurer ses spectres. Mais une telle protéine peut être étudiée par NMR la projection des techniques. Car cette dernière approche est utilisée, basée sur la surveillance des propriétés de composés de poids moléculaire bas. C'est possible en découvrant une propriété particulière du fragment de poids moléculaire bas disent qu'il se lie ou ne se lie pas à la cible biologique. En construisant dans une manière raisonnable, point par point le plan de la structure de fragment change et en découvrant les propriétés de reliure à biotarget par NMR, nous pouvons nous approcher de la structure les composés plus efficaces. Un tel composé irait dans son approche de propriétés pour le médicament potentiel, c-à-d ayez la reliure efficace constante avec la protéine prévue et d'autres propriétés spécifiques au médicament. Alors, cependant, il a besoin d'avoir un long chemin à ses essais cliniques et précliniques détaillés, mais c'est une autre histoire dans laquelle, cependant les méthodes de NMR occupent pas le dernier endroit.