ما هو التصوير الطيفي للبرونة المغناطيسية النووية للبروتينات؟
التصوير الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي للبروتينات (عادة ما يختصر بروتين NMR) هو مجال من مجالات البيولوجيا الهيكلية حيث يستخدم التصوير الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي للحصول على معلومات حول هيكل وديناميكيات البروتينات ، وكذلك الأحماض النووية ومجمعاتها. تم إطلاق هذا المجال من قبل ريتشارد آر إرنست وكورت ووتريش في ETH ، و من قبل Ad Bax ، و Marius Clore ، و Angela Gronenborn في NIH ، و Gerhard Wagner في جامعة هارفارد ، من بين آخرين. عادةً ما يتكون تحديد الهيكل عن طريق التصوير الطيفي NMR من عدة مراحل ، كل منها يستخدم مجموعة منفصلة من التقنيات المتخصصة للغاية. يتم إعداد العينة، وإجراء القياسات، وتطبيق الأساليب التفسيرية، وحساب البنية والتحقق من صحتها.  يتضمن NMR الخصائص الميكانيكية الكمومية للنواة المركزية ("النواة") للذرة. تعتمد هذه الخصائص على البيئة الجزيئية المحلية، ويقوم قياسها بتوفير خريطة لكيفية ارتباط الذرات كيميائياً، 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 ، ولكن التطبيقات الجزيئية تستخدم نهجا مختلفا إلى حد ما ، مناسبة لتغيير المقياس من المليمترات (من الاهتمام لأخصائيي الأشعة) إلى نانومترات (الذرات المرتبطة عادة ما تكون جزء من نانومتر بعيدا) ، عامل من مليون. يتطلب هذا التغيير في المقياس حساسية أكبر بكثير للكشف والاستقرار للقياس على المدى الطويل. على النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي ، لا تولد دراسات البيولوجيا الهيكلية صورة مباشرة ، ولكنها تعتمد على حسابات حاسوبية معقدة لتوليد نماذج جزيئية ثلاثية الأبعاد.  حاليًا يتم فحص معظم العينات في محلول في الماء ، ولكن يتم تطوير طرق للعمل أيضًا مع العينات الصلبة. يعتمد جمع البيانات على وضع العينة داخل مغناطيس قوي، وإرسال إشارات التردد الراديوي من خلال العينة، وقياس امتصاص تلك الإشارات. اعتماداً على بيئة الذرات داخل البروتين، فإن نواة الذرات الفردية ستمتص ترددات مختلفة من إشارات الراديو. وعلاوة على ذلك، قد تتعطل إشارات الامتصاص من مختلف النوى من قبل النوى المجاورة. هذه المعلومات يمكن استخدامها لتحديد المسافة بين النواة. هذه المسافات بدورها يمكن استخدامها لتحديد الهيكل العام للبروتين.  قد تتضمن الدراسة النموذجية كيفية تفاعل بروتينينين مع بعضهما البعض ، ربما بهدف تطوير جزيئات صغيرة يمكن استخدامها لدراسة البيولوجيا العادية للتفاعل ("البيولوجيا الكيميائية") أو لتوفير أدلة محتملة للاستخدام الصيدلي (تطوير العقاقير). في كثير من الأحيان، قد يكون قد تم تحديد زوج البروتينات المتفاعلة من خلال دراسات علم الوراثة البشرية، مما يشير إلى أن التفاعل يمكن أن يتعطل بسبب الطفرات غير المواتية، أو أنها قد تلعب 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. يسمح هذا أيضًا بتغيير التركيب النظيري للجزيء ، وهو أمر مرغوب فيه لأن النظائر تتصرف بشكل مختلف وتوفر طرقًا لتحديد إشارات NMR المتداخلة.