NMR di soluti sedimentati: vecchi strumenti per campioni innovativi

NCB_N-terminalAutore del lavoro candidato: Enrico Ravera

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: Abbiamo proposto l’utilizzo della sedimentazione per preparare campioni biomolecolari per la risonanza magnetica di stato solido (SSNMR). L’osservazione di questo fenomeno (descritta per la prima volta fuori dall’intervallo di tempo considerato per il premio) è stata ampliata e formalizzata in un lavoro pubblicato nel 2012, ed ha aperto un filone di ricerca che mostra i suoi risultati anche adesso. Come dimostrato da Svedberg quasi 100 anni fa, durante la centrifugazione, le biomolecole più pesanti sono confinate dalla gravità in un solido idratato, che comincia a ridisciogliersi appena si interrompa la centrifugazione. Abbiamo dimostrato per la prima volta che questo solido idratato è particolarmente adatto per la SSNMR di biomelecole, dando luogo a spettri molto risolti e con il vantaggio intrinseco della reversibilità rispetto ad altri metodi: appena si interrompa la centrifugazione, la biomolecola è libera di diffondere di nuovo verso la soluzione. Abbiamo dimostrato che, oltre all’uso di una comune ultracentrifuga, la sedimentazione può essere causata dalla rotazione meccanica del campione (magic angle spinning, MAS) utilizzata per ottenere spettri SSNMR in alta risoluzione. Contestualmente sono state adattate le equazioni per la sedimentazione alle condizioni sperimentali incontrate nel caso del MAS. Questa tecnica mostra moltissimi vantaggi: a) rispetto alla cristallizzazione o altri approcci, non richiede nessuna manipolazione del campione; b) rispetto alla NMR in soluzione un alto peso molecolare è un vantaggio, piuttosto che uno svantaggio; c) è possibile studiare cinetiche di aggregazione e, allo stesso tempo, le caratteristiche strutturali degli aggregati che si formano; d) il solido idratato si comporta differentemente rispetto ad una soluzione congelata per lo scopo di preparare campioni per la Dynamic Nuclear Polarization. Queste caratteristiche hanno reso il metodo molto popolare, e molti gruppi nel mondo lo hanno applicato a diversi sistemi, come ferritina, DnaB elicasi, il proteasoma e il ribosoma.

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