FAQ: NMR von Biomolecules

7 Tatsachen über die Möglichkeiten von NMR, biomolecules zu studieren

Gerade ein paar Jahre, nachdem sich die NMR-Methode als ein starkes Werkzeug für die Studie von einfachen organischen Zusammensetzungen eingerichtet hat, wurden die ersten Versuche, das Spektrum des Proteins zu messen, durchgeführt. Die erste Arbeit bezieht sich auf das 1957. Jahr, und die Spektren wurden zurzeit, natürlich, wenige Informationen erhalten. Seitdem, für ein wenig mehr als ein halbes Jahrhundert, ist die NMR-Spektroskopie von biomolecules ein langer Weg gekommen, zweit nur für die Röntgenstrahlkristallographie, eine Methode werdend, für die Struktur von Proteinen, der Schlüssel experimentelle Methode zu bestimmen, für die Dynamik von biomolecules zu studieren und eine Hauptposition im Feld des vernünftigen Designs von neuen biologisch aktiven Zusammensetzungen zu gewinnen.

• 1. Protein, das für das erste NMR-Spektrum gemessen wurde, war ribonuclease A. Das Spektrum ist ein einfacher Satz von "Erdhügeln", von denen nicht strukturelle oder andere nützliche Informationen zurzeit, um es zu bekommen, nicht möglich waren. 20 Jahre später, gegen Ende der 70er Jahre, wurde es bereits eine starke Methodik für den Fourier NMR Spektroskopie und die ersten zweidimensionalen NMR-Spektroskopienmethoden geschaffen. Als sie eine zweidimensionale Spektroskopie geschaffen haben, haben Techniken den echten starken Impuls zur Studie von komplizierten Zusammensetzungen, wie Proteine und Nukleinsäuren ermöglicht. Natürlich gehört der Hauptbeitrag zur Entwicklung dieses Bereiches dem Nobelpreisträger, dem schweizerischen Wissenschaftler Richard Ernst. mehrere Ergänzungstechniken wie die so genannte NOESY-Spektroskopie, wurden d. h. die Kernwirkungsspektroskopie von Overhauser (Overhauser Kernwirkung) - eine Methode geschaffen, die Zwischenkernkontakte zu entdecken. Wenn Protone eng miteinander im Raum in solch einer zweidimensionalen Spektrumsshowquer-Spitzen in den Positionen entsprechend den zwei aufeinander wirkenden Protonen durch den Raum sind.
• 2. Zweidimensionale Spektren des GEMÜTLICHEN, der so genannten Korrelationsspektroskopie: Wenn Protone mit einander durch die Wertigkeitselektronen im System aufeinander wirken, eine unveränderliche Nichtnulldrehungsdrehungswechselwirkung habend, d. h. sie durch mehr als drei chemische Obligationen von einander nicht getrennt werden, dass wir in diesem Spektrum wir entsprechende böse Spitzen sehen. Und auch es hat mehrere Ergänzungstechniken, zum Beispiel, TOCSY geschaffen - um alle Protone zu entdecken, die demselben Aminosäurenrückstandprotein gehören. Es stellt sich das heraus, wenn wir das zweidimensionale Spektrum eines relativ kleinen Proteins mit einem Molekulargewicht von, sagen wir, bis zu zehntausend Daltons, diese Techniken GEMÜTLICH, TOCSY und NOESY fähig analysieren, uns genügend Informationen zu geben, um die Signale zu klassifizieren, d. h. jedes der Protone des Proteins zu identifizieren. Solche Informationen, die wir von diesen Spektren erhalten, ist es genügend, die Struktur des Proteins zu berechnen. 1983 ist eine Gruppe von Wissenschaftlern Unter Führung Nobelpreisträgers Kurt Vyutrih die erste Struktur ist ein relativ kleines Protein, berechnet worden, aber es war ein Durchbruch - bis zu dieser Zeit die einzige Weise zu beschließen, dass die Struktur von biomolecules Röntgenstrahlkristallographie war. Schließlich gab es eine alternative Methode. Erstens erlaubt diese Methode, die Struktur der Lösung, aber nicht im Kristall und zweitens zu bestimmen, die physische Basis dieser Methode ist von der Röntgenanalyse im Wesentlichen verschieden.
• 3. Weiter ist NMR Methodik ganz schnell geworden. Es ist gefunden worden, dass sehr nützliche Informationen, um biomolecules zu studieren, nicht nur Protone und schwerere Kerne, zum Beispiel, wie Kohlenstoff 13 zur Verfügung stellen können. Sein natürlicher Inhalt ist - ungefähr 1 % relativ klein, aber es ist möglich zu wachsen ein Protein hat Isotopkohlenstoff 13 Medium bereichert und so den magnetischen Inhalt des Aktivkohleisotops zu fast 100 % zu vergrößern. Dasselbe wendet auf den Stickstoff 15 Isotop an, dessen natürlicher Inhalt noch dreimal weniger ist. Die Vorbereitung von etikettierten stabilen und magnetisch aktiven Isotopen C-13 und N-15 Proteintechniken hat eine so genannte heteronuclear Spektroskopie, d. h. die geisterhafte Korrelation dieser Techniken schwerer Kernkohlenstoff oder Stickstoff und mit ihnen vereinigte Protone geschaffen. Und, schließlich, hat die Kombination von klassischen Methoden TOCSY, GEMÜTLICH und NOESY, die oben, heteronuclear Methoden erwähnt werden, erlaubt, Methoden der mehrdimensionalen NMR-Spektroskopie zu gründen. Zum Beispiel, in einer dreidimensionalen (3D) Spektroskopie Daten, die entlang drei Äxten unter Drogeneinfluss sind: Eine Achse des schweren Kerns (Stickstoff 15 oder Kohlenstoff 13), zweit - Proton hat ein chemisches Band mit dem schweren Kern und der dritten Achse - jedes andere Proton gebunden, das mit dem vorherigen durch den Raum oder durch eine Drehungsdrehungskopplung aufeinander wirkt
• 4. Diese Annäherungen haben geholfen, die Methodik zu gründen, um nicht nur fähig zu kleinen Proteinen zu studieren, wie es in der frühen Entwicklung der NMR-Spektroskopie von biomolecules und den Proteinen zu den 20, 30 kDa und höher war. Jetzt breitet sich die Beschränkung des Molekulargewichtes des Gegenstands, der wird studiert, schnell aus. In den letzten Jahren, Studien, in denen Forscher aus verschiedenen Ländern Daten auf Bezugssignalen von Proteinen oder Proteinkomplexen bis zur megadaltonic Größe veröffentlichen. Das breitet natürlich äußerst die Möglichkeiten von NMR aus. Sehr wichtig ist die Tatsache, dass NMR-Spektroskopie Informationen über die Struktur - es ganz erfolgreich erhalten durch die Röntgenanalyse nicht nur bekommen kann, aber Sie können sehr wertvolle Informationen über die dynamischen Eigenschaften von Proteinsystemen bekommen, und hier die NMR-Methode einzigartig ist. D. h. wir können bis zu Atomentschlossenheitsinformationen über wie, was charakteristische Frequenzen, d. h., wie schnell und womit Umfangbewegung bestimmte Stücke des Proteinmoleküls kommen. Außerdem werden diese charakteristischen Zeitbewegungen untersucht und von picoseconds bis zu Stunden, d. h. bis NMR Spektroskopie in Realtime. Um Ihre geistige Fähigkeit zu verbessern - kaufen russischen nootropics - Cogitum, Semax, Cortexin, Phenotropil.
• 5. Und schließlich, der dritte Bereich, der äußerst wichtig ist - ist es die Möglichkeit der NMR-Methode, für die Wechselwirkung von verschiedenen Molekülen zu kontrollieren, zum Beispiel die Wechselwirkung von kleinen Molekülen mit biomolecules studierend. Diese biomolecules können Zielproteine - d. h. diejenigen sein, die von einem oder einem anderen Medikament betroffen werden, und niedrige Molekulargewichtzusammensetzungen Rauschgifte sein können, die wir, oder jene Zusammensetzungen verwenden, die das Potenzial haben, um sie zu werden. Und wegen des äußerst hohen Informationsinhalts der NMR-Methode, für die Fähigkeit von kleinen Molekülen zu bestimmen, zu Proteinen zu binden, ist diese Methode ein sehr schnell Entwickeln in den letzten Jahren in der Anwendung geworden, um nach Rauschgiften zu suchen. Dort nähert sich genannter NMR-Abschirmung, die auf die Identifizierung von Zusammensetzungen oder noch kleinere molekulare Bruchstückzukunftrauschgifte gerichtet ist, die zur Tasche oder dem anderen Proteinziel binden. Und durch NMR kann eine Vielfalt von molekularen Bruchstücken eingestellt werden, und hat sie dann artikuliert bekommen hübsche Hosympathienzusammensetzung, die das Potenzial hat, um ein gutes Heilmittel zu sein.
• 6. Die meisten pharmazeutischen Hauptgesellschaften seit dem späten 90-ies vom XX Jahrhundert, und im letzten Jahrzehnt, es geschieht schnell, es hat begonnen, die Technik der NMR-Abschirmung zu verwenden. Fast sie alle wird diese Methodik weit verwendet. Wenn Sie auf eine Liste biologisch aktiver Zusammensetzungen schauen, die in einer besonderen Bühne von vorklinischen oder klinischen Proben sind, scheint es dass mindestens ein Drittel von ihnen ausgewählt durch die Methoden der NMR-Abschirmung. Es sollte die zwei verschiedenen Richtungen der Anwendung von NMR bemerkt werden, um Entdeckung zu betäuben. Die erste Richtung wird mit der Identifizierung von den meisten Biotarget-Signalen, d. h. eines Proteins vereinigt, das das Ziel des Rauschgifts ist. Solches Protein muss sicher durch NMR studiert werden, insbesondere sollte es Informationen über Bezugssignale erhalten haben. Und dann gibt es mehrere NMR-Techniken, die erlauben, die verbindliche Tasche von niedrigen Molekulargewichtzusammensetzungen, potenziellen Rauschgiften mit dem Zielprotein genau einzustellen. Molekulare Bruchstücke der Methodik (bruchstückbasiertes Rauschgiftdesign, FBDD), mit den Informationen, die durch NMR für die bedeutungsvolle Aussprache von kleinen molekularen Bruchstücken in ein größeres Molekül erhalten sind, das das Potenzial hat, um eine Medizin zu werden.
• 7. Der zweite Bereich schließt nicht ein erhalten Informationen über das Zuweisen von NMR Signalen des Zielproteins. Außerdem kann solch ein Protein von der Einstellung von NMR äußerst hoch und ungünstig sein, um seine Spektren zu messen. Aber solch ein Protein kann durch NMR Abschirmungstechniken studiert werden. Weil diese letzte Annäherung verwendet, auf der Überwachung der Eigenschaften von niedrigen Molekulargewichtzusammensetzungen gestützt wird. Es ist durch das Ermitteln eines besonderen Eigentums des niedrigen Molekulargewichtbruchstücks möglich sagen, dass es bindet oder zum biologischen Ziel nicht bindet. Durch das Bauen auf eine angemessene Weise ändert sich das schrittweise Schema der Bruchstückstruktur und das Ermitteln der Eigenschaften der Schwergängigkeit zu biotarget durch NMR, wir können uns der Struktur wirksamere Zusammensetzungen nähern. Solch eine Zusammensetzung würde in seiner Eigenschaften-Annäherung für das potenzielle Rauschgift, d. h. haben Sie wirksame Schwergängigkeit, die mit dem Zielprotein und den anderen zum Rauschgift spezifischen Eigenschaften unveränderlich ist. Dann, jedoch, muss es einen langen Weg zu seinen eingehenden vorklinischen und klinischen Proben haben, aber es ist eine andere Geschichte, in der jedoch NMR Methoden nicht den letzten Platz besetzen.