FAQ: NMR di Biomolecules

7 fatti sulle possibilità di NMR di studiare biomolecules

Soltanto alcuni anni dopo che il metodo NMR si è stabilito come uno strumento potente per lo studio su composti organici semplici, i primi tentativi di misurare lo spettro della proteina sono stati compiuti. Il primo lavoro è collegato al 1957esimo anno, e gli spettri sono stati ottenuti al tempo, certamente, poche informazioni. Da allora, durante un po' più di mezzo secolo, la spettroscopia NMR di biomolecules è venuta una via lunga, diventando seconda solo a cristallografia a raggi, un metodo per determinare la struttura di proteine, il metodo sperimentale chiave per studiare la dinamica di biomolecules e ottenere una posizione principale nel campo di progetto razionale di composti nuovi biologicamente attivi.

• 1. La proteina, che è stata misurata per il primo spettro NMR è stata ribonuclease A. Lo spettro è una serie semplice di «tumuli», da cui le informazioni utili non strutturali o altre al momento per ottenerlo non sono state possibili. 20 anni più tardi, alla fine degli anni 70, fu già creato una metodologia potente per Fourier la spettroscopia di NMR e i primi metodi di spettroscopia NMR due-dimensionali. La creazione di tecniche di spettroscopia due-dimensionali ha permesso l'impulso potente reale allo studio su composti complessi, come proteine e acidi nucleici. Certamente, il contributo principale allo sviluppo di questa area appartiene al vincitore di Premio Nobel, lo scienziato svizzero Richard Ernst. parecchie tecniche complementari come la spettroscopia NOESY cosiddetta sono state create, cioè la spettroscopia di effetto di Overhauser nucleare (l'Effetto Overhauser Nucleare) - un metodo per scoprire i contatti internucleari. Se i protoni sono vicini insieme in spazio, in tali trasversali cime di mostre di spettro due-dimensionali nelle posizioni che corrispondono ai due protoni interagenti attraverso spazio.
• 2. Spettri due-dimensionali dell'ACCOGLIENTE, la spettroscopia di correlazione cosiddetta: Se i protoni interagiscono con l'un l'altro attraverso gli elettroni di valenza nel sistema, avendo un'interazione di rotazione della rotazione costante nonzero, cioè non sono separati da più di tre legami chimici dall'un l'altro, che noi in questo spettro vediamo cime arrabbiate corrispondenti. E anche ha creato parecchie tecniche complementari, per esempio, TOCSY - per scoprire tutti i protoni che appartengono alla stessa proteina di residuo di amminoacido. Si scopre che se analizziamo lo spettro due-dimensionale di una proteina relativamente piccola con un peso molecolare di, dica, fino a diecimila Daltons, queste tecniche ACCOGLIENTI, TOCSY e NOESY capace di darci informazioni sufficienti per classificare i segnali, cioè per identificare ciascuno dei protoni della proteina. Tali informazioni che otteniamo da questi spettri, è sufficiente calcolare la struttura della proteina. Nel 1983, un gruppo di scienziati sotto la direzione dell'insignito di un premio di Nobel Kurt Vyutrih la prima struttura è una proteina relativamente piccola è stato calcolato, ma fu una scoperta decisiva - fino a quel tempo l'unico modo di decidere che la struttura di biomolecules fu la cristallografia a raggi. Finalmente, c'è stato un metodo alternativo. In primo luogo, questo metodo permette di determinare la struttura della soluzione, piuttosto che nel cristallo e, in secondo luogo, la base fisica di questo metodo è fondamentalmente diversa dall'analisi a raggi.
• 3. Più lontano la metodologia di NMR è diventata abbastanza rapidamente. Si ha constatato che le informazioni molto utili per studiare biomolecules possono provvedere non solo protoni e i nuclei più pesanti, per esempio, come carbonio 13. Il suo contenuto naturale è relativamente piccolo - il circa 1%, ma è possibile crescere una proteina ha arricchito il carbonio d'isotopo 13 mezzo e così aumentare il contenuto magnetico dell'isotopo di carbonio attivo al quasi 100%. Lo stesso applica all'azoto 15 isotopo, un contenuto naturale di cui è ancora tre volte meno. La preparazione di isotopi stabili e magneticamente attivi marcati C-13 e tecniche di proteine N-15 ha creato una spettroscopia heteronuclear cosiddetta, cioè la correlazione spettrale di queste tecniche il carbonio di nuclei pesante o l'azoto e i protoni associati con loro. E, finalmente, la combinazione di metodi classici TOCSY, ACCOGLIENTE e di NOESY, che sono menzionati sopra, heteronuclear i metodi ha permesso di istituire metodi di spettroscopia NMR multidimensionale. Per esempio, in dati di spettroscopia (in 3 D) tridimensionali distanziati lungo tre scuri: un asse del nucleo pesante (l'azoto 15 o il carbonio 13), secondo - il protone ha legato un legame chimico con il nucleo pesante e il terzo asse - qualsiasi altro protone che interagisce con il precedente attraverso spazio o attraverso un agganciamento di rotazione della rotazione
• 4. Questi approcci hanno aiutato a istituire la metodologia per studiare non solo capace di piccole proteine, com'è stato nel primo sviluppo della spettroscopia NMR di biomolecules e le proteine ai 20, 30 kDa e più in alto. Adesso la restrizione al peso molecolare dell'oggetto studiato rapidamente si allarga. In anni recenti, gli studi in cui i ricercatori da paesi diversi pubblicano dati su segnali di referenza di proteine o complessi di proteina fino a dimensioni megadaltonic. Questo, certamente, estremamente espande le possibilità di NMR. Molto importante è il fatto che la spettroscopia NMR può non solo ottenere l'informazione sulla struttura - questo abbastanza con successo ottenuto da analisi a raggi, ma può ottenere l'informazione molto preziosa sulle proprietà dinamiche di sistemi di proteina, e qui il metodo NMR è unico. È, possiamo arrivare fino a informazioni di risoluzione atomiche su come, che le frequenze caratteristiche, cioè, come rapidamente e con che la mossa di ampiezza i pezzi certi della molecola di proteina. Per di più, questi movimenti di tempi caratteristici sono investigati e da picoseconds fino a ore, cioè fino a spettroscopia di NMR in tempo reale. Per migliorare la Sua capacità mentale – comprano nootropics russo – Cogitum,Semax, Cortexin, Phenotropil.
• 5. E finalmente, la terza area, che è estremamente importante - è la possibilità di metodo NMR per controllare l'interazione di varie molecole, per esempio, studiando l'interazione di piccole molecole con biomolecules. Questi biomolecules possono essere proteine di obiettivo - cioè quelli che sono intaccati da uno o altra medicazione, e i composti di peso molecolare bassi possono essere farmaci che usiamo, o quei composti che hanno il potenziale per diventarli. E a causa del contenuto di informazioni estremamente alto del metodo NMR per determinare la capacità di piccole molecole di legare con proteine, questo metodo è diventato un molto rapidamente sviluppo in anni recenti nell'applicazione per perquisire di farmaci alla ricerca. Là si avvicina la schermatura di NMR chiamata, puntata all'identificazione di composti o i farmaci di futuro di frammenti molecolari ancora più piccoli che legano con la tasca o altro obiettivo di proteina. E da NMR può esser sistemato una varietà di frammenti molecolari, e poi li ha espressi chiaramente ottengono il composto di affinità alta carino che ha il potenziale per essere un buon rimedio.
• 6. La maggior parte società farmaceutiche principali dal 90-ies tardo dello XX secolo, e nel decennio scorso, avviene rapidamente, ha cominciato a usare la tecnica di schermatura di NMR. Quasi tutti loro, questa metodologia è largamente usata. Se guarda una lista di composti biologicamente attivi, che sono a uno stadio particolare di prove cliniche o precliniche, sembra che almeno un terzo di loro scelto dai metodi di schermatura di NMR. Deve esser annotato le due direzioni diverse di applicazione di NMR a scoperta della droga. La prima direzione è associata con l'identificazione della maggior parte segnali di biotarget, cioè di una proteina che è l'obiettivo del farmaco. Una tale proteina deve certamente esser studiata da NMR, soprattutto dovrebbe aver ricevuto informazioni su segnali di referenza. E poi ci sono parecchie tecniche NMR che permettono di precisamente sistemare la tasca obbligatoria di composti di peso molecolare bassi, farmaci potenziali con la proteina di obiettivo. I frammenti molecolari di metodologia (il progetto della droga situato nel frammento, FBDD), usando le informazioni ottenute da NMR per articolazione significativa di piccoli frammenti molecolari in una più grande molecola che ha il potenziale per diventare una medicina.
• 7. La seconda area coinvolge non ottengono informazioni su assegnazione a segnali di NMR della proteina di obiettivo. Per di più, una tale proteina può essere estremamente alta dalla posizione di NMR e scomoda per misurare i suoi spettri. Ma una tale proteina può esser studiata da NMR la schermatura di tecniche. Poiché questo approccio ultimo è usato, basato sul monitoraggio delle proprietà di composti di peso molecolare bassi. È possibile scoprendo una proprietà particolare del frammento di peso molecolare basso dicono che lega o non lega con obiettivo biologico. Costruendo in un modo ragionevole, poco a poco lo schema della struttura di frammento cambia e scoprendo le proprietà di legare con biotarget da NMR, possiamo avvicinarci la struttura i composti più efficaci. Un tal composto era nel suo approccio di proprietà per farmaco potenziale, cioè abbia la costante obbligatoria efficace con proteina di obiettivo e altre proprietà specifiche per il farmaco. Allora, comunque, ha bisogno di avere una via lunga per le sue prove cliniche e precliniche approfondite, ma questo è altra storia in cui, comunque i metodi di NMR occupano non l'ultimo posto.