Determinación de la estructura de las proteínas en las células vivas por espectroscopia de RMN dentro de la célula

Área de la Ciencia:

• Biología Molecular Biología Molecular
• Biología Estructural Biología estructural.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• Determinar las estructuras de proteínas a resolución atómica dentro de las células vivas es un desafío clave en la biología molecular.
• Los métodos existentes como la espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) se realizan típicamente en proteínas purificadas in vitro.
• Los avances recientes en la tecnología de RMN han permitido la recopilación de datos de las macromoléculas dentro de las células vivas (RMN celular), pero la determinación estructural ha sido limitada.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la viabilidad de calcular una estructura de proteína 3D únicamente a partir de datos adquiridos dentro de una célula viva.
• Para superar las limitaciones de la baja sensibilidad y la inestabilidad de la muestra en los experimentos de RMN intracelular.
• Para validar la precisión de la RMN dentro de la célula para el análisis estructural de alta resolución.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de RMN en células en la proteína TTHA1718 sobreexpresada en Escherichia coli.
• Se empleó la adquisición espectral rápida de RMN 3D utilizando muestreo no lineal para abordar la inestabilidad de la muestra y la baja sensibilidad.
• Se asignaron resonancias de RMN de columna vertebral y cadena lateral a partir de los datos dentro de la célula.

Principales resultados:

• Calculó con éxito la primera estructura de proteína 3D exclusivamente a partir de datos de RMN dentro de la célula.
• Se obtuvieron datos estructurales de alta calidad (0,96 Å backbone RMSD) comparables a las estructuras determinadas in vitro.
• Observó y asignó casi todas las resonancias esperadas de RMN de la columna vertebral y la mayoría de las cadenas laterales.

Conclusiones:

• La espectroscopia de RMN dentro de la célula puede proporcionar estructuras de proteínas precisas y de alta resolución dentro de sus entornos de vida nativos.
• Este método supera las limitaciones anteriores de sensibilidad y vida útil de la muestra.
• Abre nuevas vías para el estudio de la estructura y función de las proteínas en un contexto biológicamente relevante.