¿Qué es la espectroscopia de resonancia magnética nuclear de las proteínas?
La espectroscopia de resonancia magnética nuclear de proteínas (normalmente abreviada RMN de proteínas) es un campo de la biología estructural en el que se utiliza la espectroscopia de RMN para obtener información sobre la estructura y la dinámica de las proteínas, y también de los ácidos nucleicos, y sus complejos. Este campo fue iniciado por Richard R. Ernst y Kurt Wüthrich en la ETH, y por Ad Bax, Marius Clore, Angela Gronenborn en los NIH, y Gerhard Wagner en la Universidad de Harvard, entre otros. La determinación de la estructura mediante espectroscopia de RMN suele constar de varias fases, cada una de las cuales utiliza un conjunto independiente de técnicas altamente especializadas. Se prepara la muestra, se realizan mediciones, se aplican enfoques interpretativos y se calcula y valida una estructura.

En la RMN intervienen las propiedades mecánico-cuánticas del núcleo central ("núcleo") del átomo. Estas propiedades dependen del entorno molecular local, y su medición proporciona un mapa de cómo están unidos químicamente los átomos, lo cerca que están en el espacio y lo rápido que se mueven unos respecto a otros. Estas propiedades son fundamentalmente las mismas que se utilizan en la más familiar resonancia magnética (RM), pero las aplicaciones moleculares utilizan un enfoque algo distinto, adecuado al cambio de escala de milímetros (de interés para los radiólogos) a nanómetros (los átomos enlazados suelen estar separados por una fracción de nanómetro), un factor de un millón. Este cambio de escala requiere una sensibilidad de detección mucho mayor y estabilidad para la medición a largo plazo. A diferencia de la IRM, los estudios de biología estructural no generan directamente una imagen, sino que se basan en complejos cálculos informáticos para generar modelos moleculares tridimensionales.

Actualmente, la mayoría de las muestras se examinan en una solución en agua, pero se están desarrollando métodos para trabajar también con muestras sólidas. La recogida de datos se basa en colocar la muestra dentro de un potente imán, enviar señales de radiofrecuencia a través de la muestra y medir la absorción de dichas señales. Dependiendo del entorno de los átomos dentro de la proteína, los núcleos de los átomos individuales absorberán diferentes frecuencias de señales de radio. Además, las señales de absorción de los distintos núcleos pueden verse perturbadas por los núcleos adyacentes. Esta información puede utilizarse para determinar la distancia entre núcleos. Estas distancias, a su vez, pueden utilizarse para determinar la estructura global de la proteína.

Un estudio típico podría consistir en determinar cómo interactúan entre sí dos proteínas, posiblemente con vistas a desarrollar pequeñas moléculas que puedan utilizarse para sondear la biología normal de la interacción ("biología química") o para proporcionar posibles pistas de uso farmacéutico (desarrollo de fármacos). Con frecuencia, el par de proteínas que interactúan puede haber sido identificado por estudios de genética humana, indicando que la interacción puede verse alterada por mutaciones desfavorables, o pueden desempeñar un papel clave en la biología normal de un organismo "modelo" como la mosca de la fruta, la levadura, el gusano C. elegans o los ratones. Para preparar una muestra, se suelen utilizar métodos de biología molecular para fabricar cantidades mediante fermentación bacteriana. Esto también permite cambiar la composición isotópica de la molécula, lo que es deseable porque los isótopos se comportan de forma diferente y proporcionan métodos para identificar señales de RMN superpuestas.