Analiza strukturalna białek stała się jednym z podstawowych zagadnień biologii molekularnej, nauki zajmującej się opisem procesów życiowych na poziomie molekularnym. W procesie badawczym nauka ta posługuje się wieloma metodami fizycznymi i chemicznymi. Niestety każda z nich daje jedynie informacje cząstkowe. Pełen obraz struktury bio-molekuły można uzyskać dopiero na podstawie zestawienia wyników badań wykonanych przy użyciu różnych metod badawczych. Najważniejsze metody pomiarowe, które mogą być wykorzystane w analizie strukturalnej białek, możemy podzielić na trzy grupy: metody chemiczne (elektroforeza, chromatografia), metody fizyczne niespektroskopowe (ultrawirowanie, wiskozymetria, mikroskopia elektronowa, krystalografia rentgenowska i neutronowa), metody fizyczne spektroskopowe (efekt Mossbauera, spektroskopia UV-VIS, rozpraszanie światła, spektroskopia IR i Ramana, jądrowy rezonans magnetyczny). Zakres stosowalności wymienionych metod w analizie struktury białek jest przedstawiony w tabeli I. Ten zwięzły opis dowodzi, jak bardzo selektywne i niekompletne są wymienione techniki doświadczalne.
Spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR - ang. nuc-lear magnetic resonance) również cechuje selektywność. Spektroskopia NME, wyróżnia się jednak na tle innych technik i razem z krystalografią tworzy zespół metod najbardziej precyzyjnych. W badaniach strukturalnych biopolimerów obie techniki są równoważne. Obie pozwalają nam określić strukturę cząsteczki na poziomie atomowym. Są to jednocześnie techniki wzajemnie się uzupełniające. Najlepiej jest to widoczne, gdy rozważymy optymalne warunki pomiaru, czyli takie, które są najbardziej zbliżone do stanu fizjologicznego żywej komórki. W tym momencie spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego zyskuje pewną przewagę nad metodami stosowanymi w krystalografii. Umożliwia ona bowiem badania w dowolnie skomponowanym buforze wodnym. Z drugiej strony pojawiają się dość istotne ograniczenia dotyczące wielkości badanych białek. Jeśli celem prowadzonych badań jest określenie pełnej struktury przestrzennej, to biopolimery będące przedmiotem badań nie mogą mieć masy cząsteczkowej większej niż ok. 30 kDa.

Spis treści:

I. Wprowadzenie 
 
II. Cel pracy 
 
III. Dwuwymiarowa spektroskopia NMR 
1. Ogólny schemat eksperymentu spektroskopii dwuwymiarowej 
2. Formalizm operatorów iloczynowych 
3. Eksperyment COSY i DQF COSY 
4. Eksperyment TOCSY 
5. Eksperyment NOESY 
6. Analiza strukturalna biopolimerów 
 
IV. Dynamika molekularna polimeru aktyny 
1. Struktura i funkcja biologiczna 
2. Metodyka badań 
3. Widmo 1D NMR aktyny w różnych formach strukturalnych 
4. Wpływ jonu dwuwartościowego (Mg2+, Ca2+) na widmo 1D NMR aktyny 
5. Oznaczenie linii rezonansowych na widmie NMR aktyny F 
6. Analiza zmian strukturalnych aktyny F wywołanych wymianą jonów 
 
V. Struktura systeminy 
1. Funkcja biologiczna peptydu 
2. Metodyka badań 
3. Sekwencyjne oznaczenie linii rezonansowych na widmach 2D NMR systeminy 
4. Struktura przestrzenna systeminy 
 
VI. Podsumowanie

Literatura

Analysis of protein structure by NMR spectroscopy (Summary)