Facendo uso di RMN per studiare moto della proteina: un'intervista con Fabien Ferrage, École Normale Supérieure, Parigi


Fabien Ferrage
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Potete farci una breve generalità del lavoro che avete presentato all'all. 2014 (conferenza a risonanza magnetica nucleare sperimentale)?

Ho presentato un certo lavoro che ho fatto facendo uso di nuovo prototipo da Bruker. Stiamo provando ad esaminare alcuni beni in un modo che è molto differente alla tecnica RMN usuale di utilizzare un campo magnetico fisso, alto, omogeneo in un magnete criogenico piacevole.

Che cosa vogliamo ora fare è esplora alcuni beni sopra una vasta gamma di campi magnetici ed il modo più economico affinchè noi lo faccia è di muovere appena i nostri campioni a partire dal cuore del nostro alto magnete di campo di Bruker per quanto abbiamo bisogno di.

Nel nostro caso, quello è appena alcuni dieci dei centimetri e per questo usiamo qualcosa che chiamiamo una navetta del `,„ che è appena un campione molto piccolo che spingiamo con aria velocemente come possiamo, come dentro una pistola ad aria compressa.

Poi stiamo esaminando alcuni beni il campo basso e possiamo individuare ed osservare uno spettro RMN di alta risoluzione realmente piacevole.

Che cosa sono alcuni degli eventi che avete potuto esaminare con questo sistema?

I beni che stiamo esaminando sono che cosa chiamiamo rilassamento del `,' che si riferisce alla tariffa a cui il nostro sistema sta ritornando ad equilibrio.

Stiamo esaminando questa tariffa di rilassamento con i vari campi magnetici piuttosto che appena un alto campo magnetico, come la gente sta facendo per alcune decadi. La gente ha studiato i moti della proteina sulle scale cronologiche di picosecondo e di nanosecondo facendo uso appena di alti campi, ma ora possiamo variare gli eventi della mappa e del campo magnetico che hanno luogo in un intervallo difficile delle scale cronologiche, in particolare, nanosecondi.

Ciò è difficile da esaminare, perché è una scala cronologica dove le proteine girano appena naturalmente, qualcosa che chiamiamo la diffusione rotazionale. Anche appena con gli scatti delle molecole di acqua, le proteine si muovono ed in modo da è molto difficile a deconvolute i moti intrinsechi della proteina e di questo ruzzolamento globale.

In primo luogo abbiamo applicato la nuova tecnica ad un ubiquitin di modello della proteina, che è stato studiato da RMN per 20 - 25 anni e molto bene è stato caratterizzato dai vari metodi, compreso la sui struttura e moti.

Che cosa abbiamo veduto facendo uso di questo apparato per esaminare il rilassamento sopra una vasta gamma di campi magnetici, è molto più moto che realmente abbiamo pensato che abbiamo potuti vedere. Nel caso del ubiquitin, per esempio, c'è un giro da qualche parte che si muove abbastanza largamente e questi moti sono molto pertinenti perché hanno luogo quando il ubiquitin sta legando ad un'altra proteina.

Che cosa è egualmente grande circa rilassamento è che ora possiamo caratterizzare la scala cronologica di questi moti, che sono inaccessibili ad altre a tecniche sperimentali basate a RMN.

Che cosa sono le applicazioni che come esplorereste in futuro?

Un gruppo di proteine che sono abbastanza provocatorie e soltanto realmente sono state scoperte circa 15 anni fa, è le proteine intrinsecamente disordinate.

Quando pensate ad una proteina, pensate solitamente a qualcosa con una struttura piacevole, ma risulta che molte proteine, particolari in eucarioti, hanno frammenti disordinati lunghi che sono disordinati in vivo e in vitro. Quel disordine è realmente importante per la loro funzione, ma perché sono disordinati, la fisica del loro moto è in qualche modo abbastanza differente da quella di una proteina bene profilatura.

Ora stiamo provando a riunire tante informazioni come possiamo sui moti, sopra per dire le scale cronologiche di nanosecondo e di picosecondo, per capire la velocità a cui esploreranno uno spazio conformazionale molto complesso.

  • Come si muove?
  • A che scale cronologiche?
  • Da che ampiezza sono ci distribuzioni dei moti?

Stiamo cominciando usare questo nuovo campione “navetta„ per fare il rilassamento sulle proteine disordinate e sulla prova per capire che cosa i contenuti sono, in termini di scale cronologiche, nei moti che esercitano.

Come potrebbe questa tecnica essere utilizzata nei modi che pregiudicano le nostre vite di tutti i giorni?

Il tipo di ricerca che effettuo è realmente molto fondamentale. Lontano è eliminato dalle applicazioni ma se potessi fornire un esempio di un'applicazione che potrebbe derivare da questa analisi fine della dinamica della proteina, sarebbe la progettazione razionale delle droghe che legheranno un obiettivo dato della proteina.

Ciò è stata fatta a lungo, basato inizialmente appena sulla struttura di una proteina ed ora risulta che è necessario realmente da considerare, non solo la struttura, ma anche la dinamica e capire come queste strutture oscillano a tempo.

Così, molto meglio una comprensione della dinamica della proteina sarà utile per questo tipo di applicazione farmaceutica.

Che specie di sfide avete incontrato lavorare a questo progetto e come voi li avete sormontati?

Quando lavorate con un prototipo, trovate molti problemi. Abbiamo fissato alcuni di questi, con l'aiuto di ingegneri realmente buoni ma egualmente abbiamo trovato alcuni altri problemi che erano difficili da risolvere, anche se stavamo prevedendoli ad un grado.

Per esempio, vi ho detto circa come misuriamo le tariffe a cui i sistemi ritornano ad equilibrio e che queste tariffe sono gestite molto bene quando facciamo quello nell'alto magnete di campo… ma quando dovete andare fuori della vostra sonda del campo di livello, quindi dovete smettere su tutta la metodologia RMN che è stata sviluppata durante gli ultimi 20 - 25 anni.

Le tariffe che ottenete non sono le vere tariffe di rilassamento e dovrete correggere quello, in modo dai miei studenti qui hanno dovuto lavorare realmente duro affinchè parecchi mesi sviluppino il software che potrebbe predire le correzioni avremmo avuto bisogno di. Ciò era uno degli aspetti duri di analizzare i dati, ma siamo realmente soddisfatti del risultato.

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2018, August 23). Facendo uso di RMN per studiare moto della proteina: un'intervista con Fabien Ferrage, École Normale Supérieure, Parigi. News-Medical. Retrieved on September 22, 2019 from https://www.news-medical.net/news/20140819/Using-NMR-to-study-protein-motion-an-interview-with-Fabien-Ferrage-Ecole-Normale-Superieure-Paris.aspx.

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