RMN par rotation ultra-rapide : vers une analyse fine des protéines complexes

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) en phase solide est un outil puissant pour décrypter les propriétés des solides à l’échelle atomique. Ces dernières années, elle a trouvé des applications majeures en biologie structurale, permettant d’élucider l’architecture tridimensionnelle de protéines cristallines, d’enzymes agrégées sous forme de fibrilles amyloïdes ou encore de protéines membranaires insérées dans leur environnement lipidique natif.

Une des percées techniques clés ayant rendu cela possible est la rotation à l’angle magique, une méthode qui consiste à tourner l’échantillon selon un angle précis par rapport au champ magnétique, afin de réduire les largeurs de raie et améliorer la résolution spectrale. Depuis une vingtaine d’années, la miniaturisation progressive des rotors MAS, et donc l’augmentation des vitesses de rotation, a permis de franchir des seuils critiques en sensibilité et résolution, transformant la capacité de la RMN à explorer des systèmes biologiques complexes.

Dans ce contexte, l’introduction d’un rotor atteignant une vitesse record de 160 kHz une avancée majeure. Les scientifiques du Centre de RMN à très hauts champs de Lyon (CNRS/ENS Lyon), en collaboration avec le LISM de Aix-Marseille Université (UMR 7255), l’Université de Delaware et Bruker Biospin, viennent d’obtenir leurs premiers résultats avec une sonde RMN capable d’opérer à cette fréquence inédite. Les résultats, obtenus sur la protéine globulaire modèle GB1 et la protéine membranaire Aquaporin Z révèlent des gains spectaculaires en matière de résolution et de sensibilité, y compris avec de quantités d’échantillon inférieures au milligramme. Performances qui reposent sur une serie d’avancées techniques majeures apportées dans la miniaturisation des rotors, contrôle thermique précis et et nouvelles stratégies de manipulation des échantillons.

Ces travaux, publiés dans le Journal of the American Chemical Society, demontrent qu’il est désormais possible de caractériser de biomolécules complexes par RMN solide avec une précision inégalée et à partir de quantités infimes de matière, en particulier dans les cas où d'autres méthodes structurelles sont limitées. Ils ouvrent de nouvelles perspectives pour l’étude détaillée d’interactions protéine-protéine ou protéine-lipide, et à la compréhension fine des dynamiques moléculaires qui sous-tendent les fonctions biologiques des protéines membranaires. 

Rédacteur : CCdM