La RMN à l'état solide révèle une dynamique de protéine haute résolution à une échelle microseconde.
La RMN à l'état solide donne des informations qui ne peuvent pas être obtenues par d'autres moyens, y compris la RMN à l'état liquide. Cette méthode détecte les changements subtils dans le comportement magnétique du noyau atomique résultant des interactions avec les atomes et les électrons voisins. La plupart de ces interactions sont anisotropes, ce qui signifie qu'elles dépendent de l'orientation des molécules en rapport avec le champ magnétique. Les protons sont un des éléments plus abondants dans les organismes vivants, une caractéristique qui rend la spectroscopie par RMN détecté 1H très intéressante par rapport à 15N ou 13C. Cependant, les interactions anisotropes donnent lieu à un solide réseau de couplages dipolaires de protons qui peut considérablement étendre la largeur de tout signal 1H. Dans ces cas, l'utilisation d'une plus grande rotation à l'angle magique (RAM) a montré que cela peut surmonter cet obstacle. Selon l'échantillon, les raccords dipolaires 1H peuvent être de l'ordre de 100 kHz. Des taux élevés de RAM donnent de meilleurs signaux 1H résolus (10-20 Hz) et permettent l'utilisation du transfert de polarisation à l'aide de couplages scalaires. Dans le projet SOLID_NMR_DYNAMICS (Development of solid state NMR methods at 100 kHz magic angle spinning frequency for the study of internal protein dynamics and the application to membrane proteins), financé par l'UE, les scientifiques ont utilisé la RMN à l'état solide pour mesurer la relaxation de 1H et 15N dans une plage de temps située entre quelques nanosecondes et 50 μs. Déterminer la dispersion de la relaxation dans une telle fenêtre de temps n'est pas possible avec la solution RMN. Les mesures sont importantes car elles permettent aux scientifiques d'approfondir l'étude de la dynamique de l'épine dorsale des protéines. L'équipe a réalisé une série d'expériences visant à mesurer les différentes constantes de relaxation 15N et 1H dans l'ubiquitine microcristalline étiquetée [2H, 15N, 13C] où seul le groupe amide de l'épine dorsale a été entièrement protoné. Des effets cohérents comme ceux découlant des couplages dipolaires 1H-1H et les effets de la température ont été exclus. En conséquence, l'équipe a signalé que la dépendance observée des constantes du taux de relaxation de 15N R1ρ à des fréquences de RAM différentes peut être attribuée à la dynamique des protéines. Selon l'analyse, la dynamique des protéines de l'épine dorsale s'est produite dans une courte plage de temps d'environ 1 μs. La dynamique de l'amplitude s'est avérée être inférieure à ce qui avait été conclu dans les précédentes études de RMN à l'état solide. L'étude du projet a résolu le débat sur la présence et l'importance de la dynamique de l'épine dorsale des protéines dans la plage horaire nanomètre-microseconde en démontrant de manière expérimentale en haute résolution la dynamique d'une microseconde dans l'ubiquitine micro-cristalline.
Mots‑clés
RMN à l'état solide, dynamique des protéines, microseconde, rotation à l'angle magique, SOLID_NMR_DYNAMICS
