In-cell NMR: новый метод в структурной биологии

Структура биологических макромолекул критически важна для понимания их функции, взаимодействия и того, как физиологические процессы нарушаются мутациями.

Классические методы структурной биологии, работающие in vitro, должны быть дополнены подходами, позволяющими валидировать данные в клеточном контексте. Идеальный подход — характеризовать макромолекулы непосредственно в их нативной среде, сочетая высокую значимость in vivo данных с высоким разрешением структурных методик.

За последнее десятилетие для получения структурной и функциональной информации о биологических макромолекулах внутри интактных живых клеток стала применяться ЯМР-спектроскопия. Этот подход, названный "in-cell NMR", использует улучшенное разрешение и чувствительность современных высокопольных ЯМР-спектрометров и основан на селективном обогащении исследуемых молекул ЯМР-активными изотопами.

In-cell NMR постепенно стал возможным связующим звеном между структурными и клеточными подходами. Будучи особенно подходящим для исследования структуры и динамики макромолекул с атомарным разрешением, он заполняет критический пробел между in vitro-ориентированными методами (ЯМР-спектроскопия, рентгеновская кристаллография, крио-ЭМ) и методами сверхвысокого разрешения для клеточной визуализации, такими как крио-электронная томография.

В обзорной статье в журнале IUCrJ (2017), 4, 108-118 Лючия Банчи и её коллега Энрико Лукинат из Университета Флоренции суммируют основные достижения in-cell NMR и описывают последние разработки в этой области, уделяя особое внимание применению метода для изучения белков в эукариотических и млекопитающих клетках, а также развитию клеточной ЯМР-спектроскопии твёрдого тела.