وش هي طيفية الرنين المغناطيسي النووي للبروتينات؟
التصوير الطيفي للموجات المغناطيسية النووية للبروتينات (عادة يختصر NMR البروتين) هو مجال في علم الأحياء الهيكلي يستخدم فيه التصوير الطيفي NMR للحصول على معلومات حول هيكل وديناميات البروتينات، وكذلك الأحماض النووية، ومجمعاتها. تم إطلاق هذا المجال من قبل ريتشارد آر إرنست وكورت ويتريش في ETH، ومن قبل أد باكس، ماريوس كلور، أنجيلا غروننبورن في NIH، وغيرهارد فاغنر في جامعة هارفارد، من بين آخرين. عادةً ما يتكون تحديد الهيكل عن طريق التصوير الطيفي للموجات الرنانية النووية من عدة مراحل، كل منها يستخدم مجموعة منفصلة من التقنيات المتخصصة للغاية. العينة جاهزة، يتم إجراء القياسات، يتم تطبيق الأساليب التفسيرية، ويتم حساب الهيكل والتحقق من صحته.  يتضمن الرنين المغناطيسي النووي الخصائص الميكانيكية الكمية للنواة المركزية ("النواة") للذرة. هذه الخصائص تعتمد على البيئة الجزيئية المحلية، وقياسها يوفر خريطة لكيفية ربط الذرات كيميائيا، ومدى قربها في الفضاء، ومدى سرعة تحركها فيما يتعلق ببعضها البعض. هذه الخصائص هي في الأساس نفس تلك المستخدمة في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) الأكثر شهرة، لكن التطبيقات الجزيئية تستخدم نهج مختلف إلى حد ما، مناسب لتغيير المقياس من المليمتر (مثير للاهتمام لعلماء الأشعة) إلى النانو متر (العناصر المرتبطة عادة ما تكون جزء من نانومتر منفصلة) ، عامل من مليون. هذا التغيير في المقياس يتطلب حساسية الكشف واستقرار أعلى بكثير للقياس على المدى الطويل. على عكس التصوير بالرنين المغناطيسي، دراسات البيولوجيا الهيكلية لا تولد صورة بشكل مباشر، ولكنها تعتمد على حسابات حاسوبية معقدة لتوليد نماذج جزيئية ثلاثية الأبعاد.  في الوقت الحالي، معظم العينات تتم فحصها في محلول في الماء، لكن يتم تطوير طرق لتعمل مع العينات الصلبة. جمع البيانات يعتمد على وضع العينة داخل مغناطيس قوي، وإرسال إشارات تردد الراديو من خلال العينة، وقياس امتصاص تلك الإشارات. اعتماداً على بيئة الذرات داخل البروتين، فإن نواة الذرات الفردية ستمتص ترددات مختلفة من إشارات الراديو. علاوة على ذلك، إشارات الامتصاص للنواة المختلفة قد تتعطل من قبل النواة المجاورة. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديد المسافة بين النواة. يمكن استخدام هذه المسافات بدورها لتحديد الهيكل العام للبروتين.  قد تتضمن الدراسة النموذجية كيفية تفاعل بروتينينين مع بعضهما البعض، ربما بغرض تطوير جزيئات صغيرة يمكن استخدامها للتحقيق في البيولوجيا العادية للتفاعل ("البيولوجيا الكيميائية") أو لتوفير أدلة ممكنة للاستخدام الصيدلي (تطوير العقاقير). في كثير من الأحيان، قد تم تحديد زوج البروتينات المتفاعلة من خلال دراسات علم الوراثة البشري، مما يشير إلى أن التفاعل يمكن أن يتعطل بسبب طفرات غير مواتية، أو قد يلعب دورًا رئيسيًا في البيولوجيا العادية للكائن الحي "النموذجي" مثل ذبابة الفاكهة أو الخميرة أو الدودة C. elegans أو الفئران. لإعداد عينة، عادةً ما تستخدم أساليب البيولوجيا الجزيئية لصنع كميات عن طريق التخمير البكتيري. هذا يسمح أيضًا بتغيير التركيب النظيري للجزيء، وهو أمر مرغوب فيه لأن النظائر تتصرف بشكل مختلف وتوفر طرق لتحديد إشارات NMR المتداخلة.