FAQ: NMR de biomoléculas

7 hechos sobre las posibilidades de NMR de estudiar biomoléculas

Sólo unos años después de que el método NMR se ha establecido como un instrumento potente para el estudio de compuestos orgánicos simples, las primeras tentativas de medir el espectro de la proteína se realizaron. El primer trabajo está relacionado con el 1957mo año, y los espectros se obtuvieron entonces, por supuesto, poca información. Desde entonces, durante poco más de medio siglo, la espectroscopia NMR de biomoléculas ha venido un largo camino, haciéndose segunda sólo en radiografiar la cristalografía, un método para determinar la estructura de proteínas, el método experimental clave para estudiar la dinámica de biomoléculas y ganar una posición principal en el campo del diseño racional de compuestos nuevos biológicamente activos.

• 1. La proteína, que se midió para el primer espectro NMR era ribonuclease A. El espectro es un juego simple de «montículos», de los cuales la información útil no estructural u otra entonces para conseguirlo no era posible. 20 años más tarde, a finales de los años 70, se creó ya una metodología potente para Fourier espectroscopia de NMR y los primeros métodos de la espectroscopia NMR de dos dimensiones. La creación de unas técnicas de la espectroscopia de dos dimensiones permitió el verdadero ímpetu potente al estudio de compuestos complejos, como proteínas y ácidos nucleicos. Por supuesto, la contribución principal al desarrollo de esta área pertenece al ganador del Premio Nobel, el científico suizo Richard Ernst. varias técnicas complementarias como la llamada espectroscopia NOESY se crearon, es decir la espectroscopia del efecto de Overhauser nuclear (Efecto Overhauser Nuclear) - un método de descubrir los contactos internucleares. Si los protones están cerca uno del otro en el espacio, en unos picos enfadados de espectáculos del espectro tan de dos dimensiones en las posiciones correspondiente a los dos protones que se relacionan a través del espacio.
• 2. Espectros de dos dimensiones del ACOGEDOR, la llamada espectroscopia de correlación: Si los protones se relacionan el uno con el otro a través de los electrones de la valencia en el sistema, teniendo una interacción de la vuelta de la vuelta constante distinta a cero, es decir no son separados por más de tres obligaciones químicas el uno del otro, que nosotros en este espectro vemos picos enfadados correspondientes. Y también creó varias técnicas complementarias, por ejemplo, TOCSY - para descubrir todos los protones que pertenecen a la misma proteína del residuo del aminoácido. Resulta tras esto si analizamos el espectro de dos dimensiones de una relativamente pequeña proteína con un peso molecular de, supongamos, hasta diez mil Daltons, estas técnicas ACOGEDORAS, TOCSY y NOESY capaz de darnos la información suficiente para clasificar las señales, es decir identificar cada uno de los protones de la proteína. Tal información que obtenemos de estos espectros, es suficiente calcular la estructura de la proteína. En 1983, un grupo de científicos bajo el mando del laureado Nobel Kurt Vyutrih la primera estructura es una relativamente pequeña proteína se ha calculado, pero era una brecha - hasta ese tiempo la única manera de decidir que la estructura de biomoléculas era la cristalografía del rayo X. Finalmente, había un método alternativo. En primer lugar, este método permite determinar la estructura de la solución, más bien que en el cristal y, en segundo lugar, la base física de este método es fundamentalmente diferente del análisis del rayo X.
• 3. Adelante la metodología de NMR se ha hecho completamente rápidamente. Se ha encontrado que la información muy útil para estudiar biomoléculas puede proporcionar no sólo protones y núcleos más pesados, por ejemplo, como el carbón 13. Su contenido natural es relativamente pequeño - aproximadamente el 1%, pero es posible crecer una proteína enriqueció el carbón del isótopo 13 medio y así aumentar el contenido magnético del isótopo de carbón activo a casi el 100%. Lo mismo aplica al nitrógeno 15 isótopo, un contenido natural de que es todavía tres veces menos. La preparación de isótopos estables y magnéticamente activos marcados C-13 y técnicas de proteínas N-15 ha creado una llamada espectroscopia heteronuclear, es decir la correlación espectral de estas técnicas carbón de núcleos pesado o nitrógeno y protones asociados con ellos. Y, finalmente, la combinación de métodos clásicos TOCSY, ACOGEDOR y de NOESY, que se mencionan anteriormente, heteronuclear métodos permitió establecer métodos de la espectroscopia NMR multidimensional. Por ejemplo, en unos datos de la espectroscopia (3D) tridimensionales espaciados a lo largo de tres hachas: un eje del núcleo pesado (nitrógeno 15 o carbón 13), segundo - el protón ligó un enlace químico con el núcleo pesado y el tercer eje - cualquier otro protón que se relaciona con el anterior a través del espacio o a través de un enganche de la vuelta de la vuelta
• 4. Estos enfoques ayudaron a establecer la metodología para estudiar no sólo capaz de pequeñas proteínas, como estaba en el desarrollo temprano de la espectroscopia NMR de biomoléculas y proteínas a los 20, 30 kDa y más alto. Ahora la restricción del peso molecular del objeto estudiado se amplía rápidamente. En años recientes, estudios en los cuales los investigadores de países diferentes publican datos de señales de la referencia de proteínas o complejos de la proteína hasta la talla megadaltonic. Esto, por supuesto, sumamente amplía las posibilidades de NMR. Muy importante es el hecho que la espectroscopia NMR sólo no puede conseguir la información sobre la estructura - esto completamente con éxito obtenido por el análisis del rayo X, pero puede conseguir la información muy valiosa sobre las propiedades dinámicas de sistemas de la proteína, y aquí el método NMR es único. Es decir nos podemos poner hasta la información de la resolución atómica sobre cómo, que frecuencias características, es decir, cómo rápidamente y con que movimiento de amplitud ciertas piezas de la molécula de la proteína. Además, estos movimientos de tiempos característicos se investigan y de picosegundos hasta horas, es decir hasta la espectroscopia de NMR en tiempo real. Para mejorar su capacidad mental – compran nootropics ruso – Cogitum, Semax, Cortexin, Phenotropil.
• 5. Y finalmente, la tercera área, que es muy importante - es la posibilidad del método NMR para supervisar la interacción de varias moléculas, por ejemplo, estudiando la interacción de pequeñas moléculas con biomoléculas. Estas biomoléculas pueden ser proteínas objetivo - es decir aquellos que son afectados por uno u otra medicación, y los compuestos del peso molecular bajos pueden ser medicinas que usamos, o aquellos compuestos que tienen el potencial para hacérselos. Y debido al contenido de información muy alto del método NMR para determinar la capacidad de pequeñas moléculas de ligar a proteínas, este método se ha hecho un muy rápidamente desarrollo en años recientes en la aplicación para buscar medicinas. Allí se acerca a la proyección de NMR llamada, apuntada a la identificación de compuestos o medicinas del futuro de fragmentos moleculares aún más pequeñas que ligan al bolsillo u otro objetivo de la proteína. Y por NMR se puede colocar una variedad de fragmentos moleculares, y luego los articuló consiguen el compuesto de afinidad alta bonito que tiene el potencial para ser un remedio bueno.
• 6. La mayor parte de compañías farmacéuticas principales desde el 90-ies tardío del XX siglo, y en la década pasada, pasa rápidamente, comenzó a usar la técnica de la proyección de NMR. Casi todos ellos, esta metodología es ampliamente usada. Si mira una lista de compuestos biológicamente activos, que están en una etapa particular de ensayos clínicos o preclínicos, parece que al menos un tercero de ellos seleccionado por los métodos de la proyección de NMR. Se debería notar las dos direcciones diferentes de la aplicación de NMR para drogar el descubrimiento. La primera dirección tiene que ver con la identificación de la mayor parte de señales de biotarget, es decir de una proteína que es el objetivo de la medicina. Tal proteína debe ser seguramente estudiada por NMR, en particular debería haber recibido la información sobre señales de la referencia. Y luego hay varias técnicas NMR que permiten colocar exactamente el bolsillo obligatorio de compuestos del peso molecular bajos, medicinas potenciales con la proteína objetivo. Los fragmentos moleculares de la metodología (diseño de la medicina basado en el fragmento, FBDD), usando la información obtenida por NMR para la articulación significativa de pequeños fragmentos moleculares en una molécula más grande que tiene el potencial para hacerse una medicina.
• 7. La segunda área implica no obtienen la información sobre la asignación de señales de NMR de la proteína objetivo. Además, tal proteína puede ser muy alta desde el punto de vista de NMR e inoportuna para medir sus espectros. Pero tal proteína puede ser estudiada por NMR proyección de técnicas. Ya que este enfoque último se usa, basado en la escucha de las propiedades de compuestos del peso molecular bajos. Es posible descubriendo una propiedad particular del fragmento del peso molecular bajo dicen que liga o no liga al objetivo biológico. Incorporando una manera razonable, el esquema gradual de la estructura del fragmento cambia y descubriendo las propiedades de encuadernación a biotarget por NMR, nos podemos acercar a la estructura compuestos más eficaces. Tal compuesto iba en su enfoque de propiedades para la medicina potencial, es decir tenga la encuadernación eficaz constante con la proteína objetivo y otras propiedades específicas para la medicina. Entonces, sin embargo, tiene que tener un largo camino a sus ensayos clínicos y preclínicos a fondo, pero esto es otra historia en la cual, sin embargo los métodos de NMR ocupan no el último lugar.