イメージング飽和転送の差（STD）NMR：単一のNMRサンプルからのタンパク質 - リガンド相互作用の親和性と特異性

飽和移動違いNMR（STD NMR）と化学シフトイメージング（CSI）と小分子リガンドの制御濃度勾配を組み合わせて、タンパク質リガンド相互作用を評価するための新しいツールであるSTD NMRを開発しました。私たちの方法論により、タンパク質 - リガンド解離定数（KD）の決定と、単一のNMRチューブの結合特異性の評価を可能にし、時間のかかる滴定を回避します。チューブの垂直軸に沿ったリガンドの適切で再現可能な濃度勾配の形成、均一なタンパク質濃度に対する適切で再現可能な濃度勾配を示し、サンプルチューブに沿った異なる位置でのSTD NMR実験を取得するためのCSIパルス配列を提示します。[リガンド]/[タンパク質]比が手動で増加する従来の方法論と比較して、より多くの比率でSTD NMR実験を実行し、実験時間の分数（〜20％）で結合エピトープを構築できます。第二に、Imaging STD NMRを使用すると、[リガンド]/[タンパク質]比の増加における結合エピトープマップの変動を監視することにより、非特異的バインダーをスクリーニングすることもできます。したがって、提案された方法は、創薬プロセスをスピードアップしてスムーズにする可能性を伴います。

We have combined saturation transfer difference NMR (STD NMR) with chemical shift imaging (CSI) and controlled concentration gradients of small molecule ligands to develop imaging STD NMR, a new tool for the assessment of protein-ligand interactions. Our methodology allows the determination of protein-ligand dissociation constants (KD) and assessment of the binding specificity in a single NMR tube, avoiding time-consuming titrations. We demonstrate the formation of suitable and reproducible concentration gradients of ligand along the vertical axis of the tube, against homogeneous protein concentration, and present a CSI pulse sequence for the acquisition of STD NMR experiments at different positions along the sample tube. Compared to the conventional methodology in which the [ligand]/[protein] ratio is increased manually, we can perform STD NMR experiments at a greater number of ratios and construct binding epitopes in a fraction (∼20%) of the experimental time. Second, imaging STD NMR also allows us to screen for non-specific binders, by monitoring any variation of the binding epitope map at increasing [ligand]/[protein] ratios. Hence, the proposed method does carry the potential to speed up and smooth out the drug discovery process.