$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Твердотельного ЯМР (SSNMR) является методом выбора для характеризующие высокомолекулярных белков сборок на атомарном уровне. Одним из центральных вопросов в определении на основе SSNMR структуры является спектральной качество исследуемой системы, что позволяет установить 3D структурных моделей различных точности, обычно начиная с разрешением модели (содержащий вторичного Структура элементов и мало 3D информации) для псевдо-атомной трехмерных структур. Количество и качество структурных сведений, извлеченных из многомерного SSNMR экспериментов является ключом для вычисления структуру ЯМР высокого разрешения Ассамблеи.
Описывается протокол основывается на обнаружение 13C -13C и 15N -13C структурные ограничения требующие записи спектров несколько 2D (и иногда 3D) с высокой сигнал шум. При умеренной MAS частотах (< 25 кГц), образец вводится в роторы с размерами 3,2-4 мм диаметром, позволяя для количеств белка до ~ 50 мг, зависит от образца гидратации. Количество образцов внутри ротора прямо пропорциональна соотношение сигнал шум в SSNMR спектры, решающим фактором для обнаружения дальнего расстояния ограничений и их однозначной назначения.
Cпектральное разрешение является параметром решающее значение во время присваивания последовательный резонанс и коллекции ограничений. Для получения оптимальных результатов, параметры подготовки образца должны быть оптимизированы, особенно в очищение субъединицы и Ассамблея условий (pH, буфера, тряска, температуры и т.д.). Пример оптимизации рекомендуется подготовить немеченого образцы для нескольких отдельных условий для которого наблюдается Ассамблеи и для записи 1D 1H -13C CP спектра (описано в шаге 2.1) на каждого подготовленного образца. Спектры служат для сравнения спектральное разрешение и дисперсия между различных препаратов, на основе которой можно определить оптимальные условия.
Качество данных SSNMR сильно зависит от выбора параметров приобретение ЯМР, особенно для передачи шаги поляризации. Использование высоких магнитных прочностями поля ( 1H частота ≥600 МГц) имеет важное значение для высокой чувствительности и спектральным разрешением, требуется когда сталкиваются сложных целей таких сборок высокомолекулярных белков.
Ограничивающим фактором во многих случаях является наличие спектрометр. Поэтому разумный выбор образцов должен быть подготовлен должно предшествовать спектрометр сессии. В любом случае, равномерно 13C, 15N-меченых образца является необходимым условием для выполнения назначения последовательных и внутри остаточного резонанс. Белки, присвоенный твердотельного ЯМР методами71см. Определение структуры макромолекулярных сборок при умеренной MAS частотах требует выборочно 13C-меченых образцов; для обнаружения на большие расстояния 13C -13C и 13C -15N контакты пробы, основанные на 1,3 -13C - и 2 -13C-gylcerol или 1 -13C - и 2 -13C-глюкозы маркировки являются обычно используется, как описано выше. Выбор между двумя схемами маркировки основана на спектральные отношение сигнал шум и резолюции. Чтобы различать внутри - и межмолекулярных контактов на большие расстояния, смешанные маркировку и разбавленных образцы показали эффективным.
Короче говоря, критические шаги для атомной SSNMR структурные исследования являются: (i подготовка подразделений и Ассамблее необходимо оптимизировать получить отличный образец количество и качество, прочность и приобретения параметры (ii) спектрометр поля должны быть выбраны тщательно; (iii) селективного маркировки стратегии необходимы для определения 3D структуры и количество требуемых данных зависит от качества данных и наличия дополнительных данных.
Несмотря на его применимость к широкому спектру супрамолекулярных систем, начиная от мембранных белков homomultimeric нано объекты SSNMR часто ограничивается потребность мг количество гетерогенны помечены материала. Последние технологические разработки в ультра-быстрой SSNMR MAS (≥100 кГц) открывают проспект 1H-обнаружены ЯМР и push предел количества минимальный пример суб мг 72,,7374. Тем не менее для детального изучения структурных 13C-меченых образцы являются незаменимыми, что ограничивает применение SSNMR образцы собраны в пробирке или систем, выраженные в организмах, которые выживают на минимальный средний, где в клеток SSNMR является новым методом (для отзывов см 75,76,77,78).
Важным фактором в SSNMR приложении, чтобы получить с высоким разрешением 3D структур является спектральное разрешение: встроенные конформационные гетерогенность в сборке может ограничить спектрального анализа спектров и резолюции. Остатков конкретных 13C маркировки может в некоторых случаях обеспечивают альтернативу получить определенное расстояние информацию о стратегических остатков с целью получения структурных моделей (для последних примеров см. 79,80).
SSNMR для определения 3D структуры по-прежнему требует коллекции нескольких наборов данных с временем сбора данных часто long на сложных инструментов, в зависимости от подхода и системы нескольких дней до недель на 600-1000 МГц (частота1H) спектрометр. Таким образом доступ к спектрометра время может быть ограничивающим фактором в углубленное исследование SSNMR.
В случае homomultimeric белка сборки, приводит к SSNMR данных достаточного качества, чтобы выявить большое количество структурных ограничений, таких как в 3,,5764,70, SSNMR по-прежнему дает без доступ к микроскопические размеры. Таким образом в определении структуры SSNMR de novo homomultimeric Ассамблеи, EM или массы в длину (MPL) данных идеально дополняют SSNMR данных для получения параметров симметрии. SSNMR данных только обеспечивают атомной внутри - и межмолекулярных интерфейсов
SSNMR отлично дополняют друг друга с структурные методы, такие как EM или MPL измерения, но данные могут также прекрасно сочетается с атомных структур, полученные кристаллографии рентгеновского снимка или решения ЯМР на мутировавших или усеченных субъединиц. Все большее количество исследований можно найти в литературе, где совместно различных структурных данных позволило для определения атомного 3D моделей высокомолекулярных сборок (см. Рисунок 6 представитель примеры).
В области структурной биологии SSNMR появляется как перспективный способ изучениянерастворимый и некристаллических сборки в атомной, т.е. предоставление структурных данных уровня атомного масштаба. В этой связи, SSNMR является Кулон решение ЯМР и рентгеноструктурного анализа для молекулярной сборки, включая мембранных белков в их родной среде и белка сборок, таких как вирусный конверты, бактериальных нитей или Амилоиды, а также РНК и РНК белковых комплексов (см., например,81). Его чрезвычайно универсальным приложениям в пробирке и в контексте сотовой, например отслеживание вторичные, третичные и четвертичные структурных изменений, выявление поверхности взаимодействия с молекулами партнера на атомной шкале (например, 82) и картирование молекулярной динамики в контексте собрал комплексов, указывают важный потенциал SSNMR в будущих структурных исследований сложных биомолекулярных сборок.
| Компонент | M9 среднего |
| NaCl | 0,5 г/Л |
| KH2PO4 | 3 г/Л |
| Na2HPO4 | 6,7 г/Л |
| MgSO4 | 1 мм |
| ZnCl2 | 10 МКМ |
| FeCl3 | 1 МКМ |
| CaCl2 | 100 МКМ |
| MEM витамин смесь 100 X | 10 мл/Л |
| 13 C-глюкоза | 2 г/Л |
| 15 NH4Cl | 1 г/Л |
Таблица 1: Состав минимальной выражение среды для рекомбинантных белков производство в E. coli клетки BL21.