$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ядерная магнитно-резонансная (НМР) спектроскопия хорошозарекомендовала себя для характеристики и мониторинга ферментных реакций 1,2. Различия в химических сдвигов и связывая моделей используются для различения субстрата и резонансов продукта, а относительная интенсивность резонанса используется для количественной оценки процента реакции. Как потребление субстрата, так и создание продукта непосредственно наблюдаются в спектре ЯМР. Это контрастирует со спектрофотометрией или флуоресценцией спектроскопии, в которой время реакции указывается на изменение абсорбции, связанные с некоторыми химическими видами потребляется или создается. Так же, как с другими методами, ЯМР может быть использован для изучения ферментных реакций в качестве функции температуры, рН, или других условий раствора, и эффекты ингибиторов могут быть определены.
Совсем недавно, На основе ЯМР ферментной активности анализы были продемонстрирована для фрагмента скрининга3,4. Анализы на основе ЯМР идеально подходят для работы при более высоких концентрациях испытательных соединений (часто до 1 мМ), необходимых для обнаружения этих более слабых ингибиторов. Динамический диапазон и дисперсия химических сдвигов в эксперименте NMR могут легко разрешить резонансы от субстрата, продукта и испытательных соединений. Это выгодно отличается от спектрофотометрических анализов, где проблемы ссчитывания помех часто возникают из соединений с перекрывающимися УФ-вис абсорбционными профилями. Кроме того, поскольку им не хватает региней репортера, одноэнзимные анализы ЯМР не склонны к сочетанию с ложными срабатываниями. Это преимущество делает их полезными в качестве ортогоналовых анализов, дополняя традиционныеанализы скрининга высокой пропускной их связи и анализы сортировки скамейки 5.
В нашей исследовательской лаборатории, На основе ЯМР анализы активности используются для выявления и оценки ингибиторов Trichomonas вагинального нуклеозида рибогидроласы. T. вагинальный паразит вызывает наиболее распространенные невирусные венерические заболевания6. Растущая устойчивость к существующим терапии7 является движущей необходимость новых, механизм на основе лечения, с основными нуклеозидных спасти пути ферментов, представляющих основные цели8. Анализы активности на основе ЯМР были разработаны как для пиримидин- и пурино-специфических ферментов, нуклеозидного арибогидролазы уридина (UNH)9, и аденозин/гуанозин предпочитая нуклеозид рибогидролазы (AGNH)10. Реакции, катализированные этими двумя ферментами, показаны на рисунке 1. Анализы NMR используются для проверки библиотек фрагментов для химических исходных точек, определения значений IC50 и отсечения агрегационных или ковалентных связывающих ингибиторов11. Те же ассисты также переводятся для оценки активности ферментов в целых клетках12.
Подробные протоколы предусмотрены для первоначальных анализов соединения на 500 мкм и 250 мкм, дозы-ответ анализы для определения значения IC50, моющее средство счетчик проверки экрана, скачок-разбавления счетчик анализы экрана, и анализы в E. coli целые клетки. Протоколы, как правило, применимы к любому ферменту, в котором субстрат и резонанспродукта продукта могут наблюдаться и отличаться спектроскопией ЯМР. Для простоты были сделаны три предположения. Во-первых, субстрат не указан. Для того чтобы анализы активности на основе ЯМР были полезными, конечная концентрация субстрата должна быть не более 2-3x значение Km 4. В приведенных примерах конечная концентрация аденозина и 5-фтороридинасоставляют 100 мкм (Км м 54 мкм) и 50 мм (Км 15 мКм), соответственно. В протоколах достижение этих концентраций соответствует 12 мл аденозина 5 мМ или 12 мЛ 2,5 мМ 5-фтороридина.
Во-вторых, количество фермента, предусмотренное в протоколах, 5 зЛ, было выбрано в соответствии с количеством, необходимым для преобразования субстрата примерно на 75% в продукт за 30 мин. Это количество обычно представляет собой большое разбавление из очищенного ферментного запаса, и разбавление должно быть определено заранее для каждого фермента. Очищенные растворы agNH и UNH ферментного запаса хранятся при -80 градусов по Цельсию в аликвотах, которые обеспечивают достаточное количество ферментов для нескольких тысяч реакций. Таким образом, коэффициент разбавления в идеале должен определяться или проверяться только каждые несколько месяцев. В-третьих, конкретный эксперимент 1D NMR не указан. В репрезентативных результатах показан 1H NMR для AGNH10 и 19F NMR для UNH9,при этом эксперимент ЯМР описан в соответствующих ссылках. Выбор эксперимента ЯМР зависит от ферментной реакции и доступных субстратов, а также от доступных приборов NMR. Наконец, следует отметить, что описанный экспериментальный подход не соответствует строгим требованиям количественных NMR (qNMR)13,14. В протоколе процентная реакция определяется с использованием относительных изменений интенсивности одного и того же резонанса в каждом спектре, а не путем определения абсолютных концентраций. Такой подход устраняет необходимость в модификациях для сбора и обработки данных, а также внутренних или внешних стандартов, которые необходимы для qNMR.