Identifizierung von RNA‐Basenpaaren und vollständige Zuordnung von Nukleobasen‐Resonanzen durch Protonen‐detektierte Festkörper‐NMR‐Spektroskopie bei MAS Geschwindigkeiten von 100 kHz. (28th September 2021) - Aguion, Philipp Innig; Kirkpatrick, John; Carlomagno, Teresa; Marchanka, Alexander
Abstract: Die Aufklärung von RNA Strukturen, entweder in Isolation oder im Komplex, ist essentiell, um die Mechanismen zellulärer Prozesse zu verstehen. Festkörper‐NMR ist auf Komplexe mit hohem Molekulargewicht anwendbar und benötigt keine Kristallisation; Die Methode ist daher gut geeignet um RNA als Teil von großen mehrkomponentigen Komplexen zu untersuchen. Kürzlich konnten wir die ersten Strukturen von RNA und einem RNA‐Protein Komplex mittels Festkörper‐NMR durch die Anwendung von konventioneller 13 C‐ und 15 N‐Detektion lösen. Dieser Ansatz ist durch diverse RNA Peak‐Überlappungen und die niedrige Intensität von multidimensionalen Experimenten limitiert. In dieser Arbeit überwinden wir die Limitationen in Sensitivität und Auflösung durch die Anwendung von 1 H‐Detektion bei schnellen MAS Geschwindigkeiten. Wir entwickeln Experimente, die die Identifizierung von vollständigen Spinsystemen der Nukleobasen zusammen mit derer Nukleotid‐spezifischer Basenpaarung ermöglichen. Diese Experimente benötigen weniger als ein Milligramm einer uniform Isotopen‐markierten RNA Probe und erlauben die schnelle Bestimmung der RNA Sekundärstruktur durch Festkörper‐NMR in Protein‐RNA Komplexen jedweder Größe. Abstract : Festkörper‐NMR‐Experimente zur Detektion von Basenpaar‐Mustern in RNA nutzen die hohe Sensitivität der 1 H‐Detektion und erlauben die Nukleotid‐spezifische Zuordnung von Basenpaaren zu individuellen Nukleotid‐Spinsystemen. Eine vollständige Zuordnung der Nukleobasen‐Resonanzen ist so möglich. Die Methodik ist anwendbar auf RNAs, die in Partikel jeglicher Größe eingebettet sind, und bietet Zugang zur RNA‐Sekundärstruktur in biologischen Komplexen.