GHz 級核磁共振為功能結(jié)構(gòu)生物學(xué)和疾病生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)和新見解打開了新的科研之窗。
美國馬薩諸塞州比勒里卡(2021年1月7日報道)布魯克近期宣布,現(xiàn)在全球共有三家世界領(lǐng)先的機(jī)構(gòu)正在利用2020年安裝的新型布魯克超高場核磁共振(NMR)波譜儀加快對功能結(jié)構(gòu)生物學(xué)和人類疾病的研究。
新型的GHz 級核磁共振技術(shù)使高級研究能夠在接近生理條件下以原子分辨率獲得固有無序蛋白(IDPs)以及具有關(guān)鍵固有無序區(qū)域(IDRs)的部分結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)、功能和結(jié)合信息。例如,這些新的技術(shù)和方法能力現(xiàn)在加快了對病毒-宿主相互作用和病毒復(fù)制以及與神經(jīng)退行性疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)的研究。
具有3個關(guān)鍵IDR的新冠肺炎病毒核殼(N)蛋白的結(jié)構(gòu)。
最近,德國哥廷根的馬克斯-普朗克生物物理化學(xué)研究所安裝了一臺1.2 GHz 核磁共振波譜儀,使他們的研究團(tuán)隊能夠?qū)π鹿诜窝撞《竞藲さ鞍祝∟)提出新的見解;這臺波譜儀也將有助于對帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥進(jìn)行更深層次的分子理解。
以1.2 GHz 的場強(qiáng)獲得的新冠肺炎病毒核殼(N)蛋白部分無序的XL-Alsofast NMR數(shù)據(jù)
布魯克的1.2 GHz 核磁共振磁體采用了一種新型混合技術(shù),在低溫超導(dǎo)體外層插入高溫超導(dǎo)體 (HTS) 嵌件。Ascend™ 1.2 GHz 磁體是穩(wěn)定、均質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)孔徑 (54 mm) 的磁體,適合高分辨率和固態(tài)核磁共振。
馬克斯-普朗克研究所(MPI)和德國神經(jīng)退行性疾病中心(DZNE)的科學(xué)家們利用超高場核磁共振技術(shù)表明,當(dāng)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞時,新冠肺炎病毒核殼(N)蛋白和宿主核糖核酸(RNA)共同凝結(jié)成類似于無膜細(xì)胞器的微小液滴。這種在宿主細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的快速液相-液相分離(LLPS)是IDPs 和IDRs 的特有能力,對病毒如何復(fù)制有了新的認(rèn)識,為藥物開發(fā)提供了新的靶點(diǎn)。
哥廷根馬克斯-普朗克生物物理化學(xué)研究所所長兼科學(xué)成員Christian Griesinger 教授評論道:"新的1.2 GHz 波譜儀將讓我們能夠?qū)DPs 的液滴和低聚物進(jìn)行表征,這些是新冠肺炎、神經(jīng)退行性疾病和癌癥等疾病中的關(guān)鍵標(biāo)記物,而這些標(biāo)記物無法使用晶體學(xué)或冷凍電鏡技術(shù)進(jìn)行研究。"
哥廷根大學(xué)教授、德國神經(jīng)退行性疾病中心組長Markus Zweckstetter 博士補(bǔ)充道:"我們在安裝新的超高場核磁共振系統(tǒng)后的第一個實(shí)驗(yàn)集中在新冠肺炎病毒核冠N-蛋白上,這對病毒與宿主的相互作用和病毒復(fù)制生物學(xué)具有關(guān)鍵意義。病毒復(fù)制機(jī)理的液態(tài)特性與N 蛋白的許多固有無序區(qū)域相結(jié)合,使得這項研究非常適合GHz 級核磁共振。"
布魯克BioSpin 集團(tuán)總裁Falko Busse 博士表示:"今年第四季度在馬普所驗(yàn)收這臺波譜儀之前,我們在2020年早些時候,已經(jīng)在佛羅倫薩大學(xué)的CERM 和蘇黎世聯(lián)邦理工安裝了兩臺1.2 GHz 核磁共振波譜儀。我們很自豪能夠?yàn)橥苿庸δ芙Y(jié)構(gòu)生物學(xué)和先進(jìn)材料科學(xué)的發(fā)展提供有利技術(shù)。"
Busse 博士繼續(xù)說道:"我們也很高興地宣布,在2020年的12月,布魯克已經(jīng)收到了來自蘇黎世大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和巴塞爾大學(xué)生物中心三家機(jī)構(gòu)聯(lián)合申請的、第二個來自瑞士的1.2 GHz 系統(tǒng)的訂單。在2021年,布魯克預(yù)計將安裝4-5個 GHz級的核磁共振波譜儀,這是建立在我們2020年實(shí)力提升的基礎(chǔ)之上的。"