FAQ: NMR de biomoléculas

7 fatos sobre as possibilidades de NMR de estudar biomoléculas

Somente alguns anos depois que o método NMR estabeleceu-se como um instrumento potente do estudo de compostos orgânicos simples, as primeiras tentativas de medir o espectro da proteína executaram-se. O primeiro trabalho relaciona-se ao 1957o ano, e os espectros obtiveram-se no momento, naturalmente, um pouco de informação. Desde então, durante pouco mais de meio século, a espectroscopia NMR de biomoléculas veio um longo caminho, ficando segunda só à cristalografia de raio x, um método para determinar a estrutura da proteína, o método experimental-chave para estudar a dinâmica de biomoléculas e ganhar uma posição principal no campo do desenho racional de compostos novos biologicamente ativos.

• 1. A proteína, que se mediu para o primeiro espectro NMR foi ribonuclease A. O espectro é um jogo simples de "montículos", dos quais não a informação útil estrutural ou outra no momento adquiri-lo não foi possível. 20 anos depois, até o final dos anos 70, já se criou uma metodologia potente de Fourier espectroscopia de NMR e os primeiros métodos de espectroscopia NMR d-dimensionais. Criar umas técnicas de espectroscopia d-dimensionais permitiu o verdadeiro ímpeto potente ao estudo de compostos complexos, como proteína e ácidos nucleicos. Naturalmente, a contribuição principal para o desenvolvimento desta área pertence ao vencedor de Prêmio de Nobel, cientista suíço Richard Ernst. várias técnicas complementares como a assim chamada espectroscopia NOESY criaram-se, isto é, a espectroscopia de efeito de Overhauser nuclear (Efeito Overhauser Nuclear) - um método para descobrir os contatos internucleares. Se os prótons estão perto um do outro no espaço, em uns transversais picos de demonstrações de espectro tão d-dimensionais nas posições que correspondem a dois prótons interagem pelo espaço.
• 2. Espectros d-dimensionais do CONFORTÁVEL, assim chamada espectroscopia de correlação: Se os prótons interagirem um com outro pelos elétrons de valência no sistema, tendo uma interação de volta da volta constante não-zera, isto é não se separam por mais de três obrigações químicas um de outro, que nós neste espectro vemos picos zangados correspondentes. E também criou um número de técnicas complementares, por exemplo, TOCSY - para descobrir todos os prótons que pertencem à mesma proteína de resíduo ácida amino. Resulta que se analisarmos o espectro d-dimensional de uma proteína relativamente pequena com um peso molecular de, diga, até dez mil Daltons, estas técnicas CONFORTÁVEIS, TOCSY e NOESY capaz de dar-nos a informação suficiente para classificar os sinais, isto é, identificar cada um dos prótons da proteína. Tal informação que obtemos destes espectros, é suficiente calcular a estrutura da proteína. Em 1983, um grupo de cientistas abaixo da liderança do Laureado com o Nobel Kurt Vyutrih a primeira estrutura é uma proteína relativamente pequena calculou-se, mas foi uma ruptura das linhas inimigas - até aquele tempo o único modo de decidir que a estrutura de biomoléculas foi a cristalografia de raio x. Finalmente, houve um método alternativo. Primeiramente, este método permite determinar a estrutura da solução, em vez de no cristal e, em segundo lugar, a base física deste método é fundamentalmente diferente da análise de raio x.
• 3. Além disso a metodologia de NMR tornou-se bastante rapidamente. Considerou-se que a informação muito útil para estudar biomoléculas pode fornecer não só prótons e núcleos mais pesados, por exemplo, como carbono 13. O seu conteúdo natural é relativamente pequeno - aproximadamente 1%, mas é possível crescer uma proteína enriqueceu o carbono de isótopo 13 meio e assim aumentar o conteúdo magnético do isótopo de carbono ativo a quase 100%. O mesmo aplica ao nitrogênio 15 isótopo, um conteúdo natural do qual é ainda três vezes menos. A preparação de isótopos estáveis e magnéticamente ativos etiquetados C-13 e técnicas de proteína N-15 criou uma assim chamada espectroscopia heteronuclear, isto é, a correlação espectral destas técnicas carbono de núcleos pesado ou nitrogênio e prótons associados com eles. E, finalmente, a combinação de métodos clássicos TOCSY, CONFORTÁVEL e de NOESY, que se acima mencionam, heteronuclear métodos permitiu estabelecer métodos da espectroscopia NMR multidimensional. Por exemplo, em uns dados de espectroscopia tridimensionais (3D) espaçados ao longo de três machados: um eixo do núcleo pesado (nitrogênio 15 ou carbono 13), segundo - o próton atou um vínculo químico com o núcleo pesado e o terceiro eixo - qualquer outro próton que interage com o prévio pelo espaço ou por uma união de volta da volta
• 4. Estas aproximações ajudaram a estabelecer a metodologia para estudar não só capaz da pequena proteína, como esteve no primeiro desenvolvimento da espectroscopia NMR de biomoléculas e proteína aos 20, 30 kDa e mais alto. Agora a restrição no peso molecular do objeto que se estuda expande-se rapidamente. Nos últimos anos, estudos nos quais os pesquisadores de países diferentes publicam dados sobre sinais de referência de proteína ou complexos de proteína até o tamanho megadaltonic. Isto, naturalmente, extremamente estende as possibilidades de NMR. Muito importante é o fato que a espectroscopia NMR só não pode adquirir a informação sobre a estrutura - ele bastante com sucesso obtido pela análise de raio x, mas pode adquirir a informação muito valiosa sobre as propriedades dinâmicas de sistemas de proteína, e aqui o método NMR é único. Isto é, podemos levantar-nos à informação sobre resolução atômica sobre como, que frequências características, isto é, como rapidamente e com que movimento de amplidão certas partes da molécula de proteína. Além disso, estes movimentos de tempos característicos investigam-se e de picosegundos até horas, isto é até a espectroscopia de NMR em tempo real. Para melhorar a sua capacidade mental – compram nootropics russo – Cogitum, Semax, Cortexin, Phenotropil.
• 5. E finalmente, a terceira área, que é extremamente importante - é a possibilidade do método NMR para controlar a interação de várias moléculas, por exemplo, estudando a interação de pequenas moléculas com biomoléculas. Estas biomoléculas podem ser proteína de objetivo - isto é aqueles que se afetam por um ou outra medicação, e os compostos de peso molecular baixos podem ser drogas que usamos, ou aqueles compostos que têm o potencial para tornar-se-os. E por causa do conteúdo de informação extremamente alto do método NMR para determinar a capacidade de pequenas moléculas de atar à proteína, este método tornou-se um muito rapidamente desenvolvimento nos últimos anos na aplicação para procurar drogas. Lá aproxima a proteção de NMR chamada, destinada para a identificação de compostos ou drogas do futuro de fragmentos moleculares até mais pequenas que atam ao bolso ou outro objetivo de proteína. E por NMR pode posicionar-se vários fragmentos moleculares, e logo articulou-os adquirem o bonito composto de alta afinidade que tem o potencial para ser um bom remédio.
• 6. A maior parte de companhias farmacêuticas principais desde o último 90-ies do XX século, e na década passada, acontece rapidamente, começou a usar a técnica da proteção de NMR. Quase todos eles, esta metodologia usa-se largamente. Se olhar para uma lista de compostos biologicamente ativos, que estão em uma determinada etapa de pesquisas clínicas ou pré-clínicas, parece que pelo menos um terço deles selecionado pelos métodos da proteção de NMR. Deve observar-se duas direções diferentes da aplicação de NMR para drogar a descoberta. A primeira direção associa-se com a identificação da maior parte de sinais de biotarget, isto é, de uma proteína que é o objetivo da droga. Tal proteína deve estudar-se certamente por NMR, especialmente deve ter recebido a informação sobre sinais de referência. E logo há um número de técnicas NMR que permitem posicionar precisamente o bolso obrigatório de compostos de peso molecular baixos, drogas potenciais com a proteína de objetivo. Os fragmentos moleculares de metodologia (desenho de droga baseado no fragmento, FBDD), usando a informação obtida por NMR da articulação significativa de pequenos fragmentos moleculares em uma molécula maior que tem o potencial para tornar-se uma medicina.
• 7. A segunda área implica não obtêm a informação sobre a designação dos sinais de NMR da proteína de objetivo. Além disso, tal proteína pode ser extremamente alta do ponto de vista de NMR e inconveniente para medir os seus espectros. Mas tal proteína pode estudar-se por NMR proteção de técnicas. Já que esta última aproximação se usa, baseada na monitorização das propriedades de compostos de peso molecular baixos. É possível descobrindo uma determinada propriedade do fragmento de peso molecular baixo dizem que ata ou não ata ao objetivo biológico. Construindo em uma maneira razoável, o esquema gradual da estrutura de fragmento modifica-se e descobrindo as propriedades da atadura a biotarget por NMR, podemos aproximar a estrutura compostos mais eficazes. Tal composto ia na sua aproximação de propriedades da droga potencial, isto é tenha a atadura eficaz constante com a proteína de objetivo e outras propriedades específicas para a droga. Então, contudo, tem de ter um longo caminho às suas pesquisas clínicas e pré-clínicas detalhadas, mas isto é outra história na qual, contudo os métodos de NMR ocupam não o lugar último.