FAQ：生体分子のNMR

生体分子を研究するNMRの可能性に関する7つの事実

NMR法が単なる有機化合物の研究のための強力なツールとして確立されたわずか数年後、タンパク質のスペクトルを測定する最初の試みが行われた。 最初の作品は1957年に関連し、スペクトルは当時はもちろん、ほとんど情報が得られていませんでした。 それ以来、半世紀も経たないうちに、生体分子のNMR分光法は、生体分子のダイナミクスを研究するための重要な実験的方法である、タンパク質の構造を決定する方法であるX線結晶学に次ぐ第2になっています新たな生物学的に活性な化合物の合理的設計の分野において主導的地位を獲得することである。

• 第1のNMRスペクトルについて測定されたタンパク質は、リボヌクレアーAであった。スペクトルは、それを得るために構造的または他の有用な情報を得ることができなかった単純な「丘」のセットである。 20年後の70年代後半には、フーリエNMR分光法と最初の2次元NMR分光法のための強力な方法論がすでに作られていました。 2次元分光法を作成することで、タンパク質や核酸などの複雑な化合物の研究に大きな力を入れました。 もちろん、この分野の発展への主な貢献はノーベル賞受賞者、スイスの科学者リチャード・エルンスト氏に帰属します。 いわゆるNOESY分光法などのいくつかの補完的な技術、すなわち、核オーバーハウザー効果分光法（Nuclear Overhauser Effect） - 核内接触を検出する方法 - が作成された。 陽子が宇宙で接近している場合、このような二次元スペクトルでは、空間を通って相互作用する2つの陽子に対応する位置に交差ピークが現れる。
• 2. COZYの2次元スペクトル、いわゆる相関分光法：プロトンが、システム内の原子価電子を介して相互作用し、非ゼロの一定のスピン - スピン相互作用を有する場合、すなわち、それらは、相互に3つの化学結合があり、このスペクトルでは対応する交差ピークが見られます。 また、同じアミノ酸残基のタンパク質に属するすべてのプロトンを検出するために、TOCSYなどの多くの相補的手法を作成しました。 分子量が例えば10,000ダルトン以下の比較的小さなタンパク質の2次元スペクトルを分析すると、これらの技術であるCOZY、TOCSYおよびNOESYはシグナルを分類するのに十分な情報を与えることができ、タンパク質の各プロトンを同定することである。 これらのスペクトルから得られるこのような情報は、タンパク質の構造を計算することで十分である。 1983年、ノーベル賞受賞者であるKurt Vyutrihのリーダーシップを受けている科学者グループは、比較的小さなタンパク質が計算されているが、画期的なものだった。その時まで、生体分子の構造を決定する唯一の方法はX線結晶解析であった。 最後に、別の方法がありました。 第1に、この方法は結晶よりもむしろ溶液の構造を決定することが可能であり、第2に、この方法の物理的基礎はX線分析とは根本的に異なる。
• 3.さらなるNMR方法論はかなり急速になった。 生体分子を研究するための非常に有益な情報は、例えば炭素-13のような陽子およびより重い核だけでなく、提供することができることが分かっている。 その天然の含有量は比較的小さく、約1％であるが、タンパク質が豊富な同位体炭素-13媒体を成長させることが可能であり、したがって活性炭同位体の磁気含量をほぼ100％まで増加させることが可能である。 同じことが窒素-15同位体にも当てはまりますが、その天然成分はまだ3倍もありません。 標識された安定同位体および磁気的に活性な同位体C-13およびN-15タンパク質技術の調製は、いわゆるヘテロ核分光法、すなわち重核炭素または窒素およびこれらに関連するプロトンのスペクトル相関を作り出した。 そして最後に、上記のTOCSY、COSYおよびNOESYの古典的方法の組み合わせにより、異核法は多次元NMR分光法を確立することができた。 例えば、重い核の1つの軸（窒素-15または炭素-13）、重い核との化学結合に結合した第2のプロトン、および第3の軸に沿って間隔を置いた3次元（3D）分光データにおいて、 - 以前の通過空間またはスピン - スピン結合を介して相互作用する他のプロトン
• これらのアプローチは、生体分子のNMR分光法の初期開発であったように、小さなタンパク質の可能性だけでなく、20,30kDa以上のタンパク質を研究する方法論の確立を助けました。 現在、研究対象の分子量の制限が急速に拡大しています。 近年、異なる国の研究者が、メガダルトンサイズまでのタンパク質またはタンパク質複合体の参照シグナルに関するデータを発表する研究が行われている。 これは、もちろん、NMRの可能性を極めて広げる。 非常に重要なのは、NMR分光法は構造に関する情報を得ることができないだけでなく、X線分析によって非常にうまく得られますが、タンパク質システムの動的特性に関する非常に貴重な情報を得ることができます。 すなわち、どのような特徴的な周波数、すなわちどの程度速く、どの振幅でタンパク質分子の特定の部分をどのように動かすかに関する原子分解能情報を得ることができる。 さらに、これらの特徴的な時間の動きをピコ秒から数時間まで、すなわちNMR分光法までリアルタイムで調べる。 あなたの精神的な能力を向上させるために- Cogitum、Semax、 - ロシア向知性薬を購入Cortexin 、 フェノトロピルを。
• 5.最後に、非常に重要な第3の領域 - 例えば、生体分子との小分子の相互作用を研究するなど、様々な分子の相互作用をモニターするためのNMR法の可能性がある。 これらの生体分子は、標的タンパク質、すなわち、1つまたは別の薬物によって影響を受けるタンパク質であり、低分子化合物は、我々が使用する薬物またはそれらになる可能性を有する化合物であり得る。 そして、タンパク質に結合する小分子の能力を決定するためのNMR法の情報含量が非常に高いため、この方法は近年、薬物探索の応用において非常に急速に発展している。 分子スクリーニングと呼ばれる手法は、化合物の同定、またはポケットまたは他のタンパク質標的に結合するより小さな分子断片将来の薬物の同定を目的としています。 そして、NMRは、分子断片の様々な位置に配置することができ、その後、彼らは良い治療法となる可能性のあるかなり高親和性の化合物を得ることができます。
• ほとんどの主要製薬会社は、20世紀の90年代後半から、そして過去10年間で、それは迅速に起こり、それはNMRスクリーニング技術を使い始めた。 これらのほとんどは、この方法論が広く使われています。 前臨床または臨床試験の特定の段階にある生物学的に活性な化合物の一覧を見ると、少なくとも3分の1がNMRスクリーニングの方法によって選択されているようです。 薬物発見へのNMRの適用の2つの異なる方向に注目すべきである。 第1の方向は、最も生体標的のシグナル、すなわち薬物の標的であるタンパク質の同定に関連する。 そのようなタンパク質は確かにNMRによって研究されなければならず、特に参照シグナルに関する情報を受けていなければならない。 そして、低分子化合物の結合ポケット、標的タンパク質を有する可能性のある薬物を正確に位置付けることを可能にする多くのNMR技術がある。 方法論の分子断片（フラグメントベースの薬物設計、FBDD）。NMRによって得られた情報を用いて、小分子断片を薬品になる可能性のある大きな分子に有意義に連結する。
• 第2の領域は、標的タンパク質のNMRシグナルを割り当てることに関する情報を得ないことを含む。 さらに、このようなタンパク質は、NMRの観点から非常に高く、そのスペクトルを測定するのに不便である。 しかし、そのようなタンパク質はNMRスクリーニング技術によって研究することができる。 この後者のアプローチは、低分子量化合物の特性のモニタリングに基づいて使用される。 低分子量断片の特定の特性を検出することにより、それが生物学的標的に結合するかまたは結合しないことが可能であると言える。 妥当な方法で構築することにより、断片構造の段階的スキームが変化し、NMRによって生体標的への結合特性を検出することにより、より効果的な化合物構造にアプローチすることができる。 そのような化合物は、潜在的な薬物のためにその特性においてアプローチする、すなわち標的タンパク質との有効な結合定数および薬物に特異的な他の特性を有するであろう。 しかし、しかし、それは彼の詳細な前臨床試験や臨床試験には長い道のりが必要ですが、それはNMR法が最後の場所を占めない別の話です。