Disentangling Glycan-Protein Interactions: Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to the Rescue

Sara Bertuzzi; Ana Poveda; Ana Ard&#225;; Ana Gimeno; Jes&#250;s Jim&#233;nez-Barbero

doi:10.3791/66530

Démêler les interactions glycanes-protéines : la résonance magnétique nucléaire (RMN) à la rescousse

JoVE Journal
Chemistry

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Disentangling Glycan-Protein Interactions: Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to the Rescue

Démêler les interactions glycanes-protéines : la résonance magnétique nucléaire (RMN) à la rescousse

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07:40 min

May 17, 2024

DOI: 10.3791/66530-v

Sara Bertuzzi¹, Ana Poveda¹, Ana Ardá^1,2, Ana Gimeno^1,2, Jesús Jiménez-Barbero^1,2,3

¹CIC bioGUNE, Basque Research and Technology Alliance (BRTA), ²lkerbasque, Basque Foundation for Science, ³Centro de Investigacion Biomedica En Red de Enfermedades Respiratorias

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol details the acquisition, processing, and analysis of NMR experiments to characterize protein-glycan interactions in solution. It outlines methodologies that contribute to structural glycobiology and molecular recognition studies.

Key Study Components

Area of Science

Structural Glycobiology
Molecular Recognition
Biophysical Chemistry

Background

Exploration of glycan lectin systems related to health and disease.
Integration of chemistry, biology, and biomedicine methodologies.
Advancements in glycosciences for glycan-based therapies.
Importance of NMR methodologies in studying glycan interactions.

Purpose of Study

To provide a detailed protocol for NMR experiments.
To elucidate the structural and dynamic aspects of glycan interactions.
To enhance understanding of molecular recognition processes.

Methods Used

Preparation of protein-ligand complex samples.
Utilization of saturation transfer difference and chemical shift perturbation analysis.
Execution of NMR experiments with specific pulse sequences.
Data processing and comparative analysis of NMR spectra.

Main Results

Identification of binding epitopes through STD NMR signals.
Measurement of chemical shift perturbations in protein-ligand interactions.
Construction of 2D plots to visualize binding site interactions.
Documentation of integrals for signal intensities in spectra.

Conclusions

The protocol provides a comprehensive approach to studying glycan interactions.
Findings contribute to the understanding of glycan-based molecular recognition.
Potential implications for developing advanced glycan therapies.

Frequently Asked Questions

What is the main focus of this study?

The study focuses on characterizing protein-glycan interactions using NMR methodologies.

What methodologies are highlighted in the protocol?

The protocol highlights saturation transfer difference and chemical shift perturbation analysis.

How does this research contribute to glycosciences?

It enhances understanding of molecular recognition and supports the development of glycan-based therapies.

What are the key steps in the NMR experiment?

Key steps include sample preparation, setting up the NMR instrument, and data processing.

What results can be expected from the NMR analysis?

Results include identification of binding sites and measurement of chemical shift perturbations.

Is this protocol applicable to other glycan systems?

Yes, the protocol can be adapted for various glycan-lectin interactions.

Nous présentons ici un protocole détaillant l’acquisition, le traitement et l’analyse d’une série d’expériences RMN visant à caractériser les interactions protéine-glycane en solution. Les méthodologies les plus courantes basées sur les ligands et les protéines sont décrites, qui contribuent sans aucun doute aux domaines de la glycobiologie structurale et des études de reconnaissance moléculaire.

Notre recherche se penche sur l’étude de divers systèmes de glycanes-lectines, en explorant leurs liens avec la santé et la maladie. Nous avons fusionné des méthodologies issues de la chimie, de la biologie et de la biomédecine pour étudier en profondeur les rôles dans les réponses immunitaires aux pathologistes, du cancer aux infections bactériennes et virales. Récemment, les sciences de la glycologie ont franchi des étapes révolutionnaires en transformant la conception, la synthèse et l’analyse des aspects de la reconnaissance moléculaire structurelle des glycanes du niveau atomique au niveau cellulaire.

Ces progrès ouvrent collectivement la voie à des thérapies fluorescentes ou avancées à base de glycanes. Ce protocole décrit les procédures d’acquisition, de traitement et d’analyse de deux des méthodologies RMN les plus puissantes utilisées dans le domaine des glycanes. Ces méthodologies, la différence de transfert de saturation et l’analyse des perturbations chimiques sans danger offrent des informations précises sur les aspects structurels et dynamiques de la reconnaissance moléculaire des lichens.

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Mots-clés : Interactions glycanes-protéines Résonance magnétique nucléaire (RMN) Différence de transfert de saturation (STD) Cohérence quantique unique hétéronucléaire (HSQC) Reconnaissance moléculaire Glycobiologie chimique