纳米颗粒辅助NMR自旋弛豫技术揭示蛋白质纳秒-微秒级动态构象的原子分辨率研究

来自国际团队的研究人员通过纳米颗粒辅助NMR自旋弛豫(NASR)技术，攻克了传统核磁共振难以检测蛋白质纳秒-微秒(ns-μs)尺度内源动态的难题。该研究利用二氧化硅纳米颗粒减缓蛋白质整体翻滚速率，成功捕捉到致癌蛋白KRAS开关区及免疫蛋白Im7的特异性亚微秒动态，为揭示蛋白质功能构象变化提供了突破性方法学工具。

　　

在生理环境下，蛋白质如同分子级别的变形金刚，持续在纳秒(ns)至微秒(μs)时间尺度上演化着复杂的构象舞蹈。这种动态特性直接关联其生物学功能，但传统核磁共振(NMR)技术受限于蛋白质分子的快速整体翻滚，难以捕捉关键中间态。

科研团队开发出纳米颗粒辅助自旋弛豫(Nanoparticle-Assisted Spin Relaxation, NASR)这一巧妙的解决方案：当二氧化硅纳米颗粒加入蛋白溶液后，就像给高速旋转的陀螺系上隐形绳索，使蛋白质整体翻滚速度骤降，而内部动态毫发无损。这种"减速不减舞"的策略，将观测窗口从皮秒(ps)拓展至微秒级，相当于用高速摄像机拍下了蛋白质的分子芭蕾。

研究团队采用市售纳米颗粒和常规高场NMR谱仪，在2-5天内即可完成从样品制备到数据分析的全流程。该方法成功解码了致癌蛋白KRAS的Switch I/II结构域和细菌免疫蛋白Im7的Loop I区域精妙的亚微秒动态——这些区域恰似蛋白质的"分子开关"，其微妙构象变化对理解癌症发生和病原体防御机制至关重要。

这项技术突破为生命科学领域带来了原子分辨率的"分子慢动作回放"能力，使得研究者能够窥见传统弛豫实验无法观测的、与功能直接相关的超慢动态过程，为药物靶点识别和蛋白质工程提供了全新研究维度。