Magister

ESPECTROSCOPIA DE RMN IN VIVO E IN VITRO

Edison Arley Castro Portillo
Universidad del Valle
Maestría en Ciencias-Química

Resumen: La espectroscopía de RMN es hoy en día considerada como el método no invasivo que
permite estudiar más adecuadamente el metabolismo de los seres vivos, la caracterización y
conformación de macromoléculas biológicas dentro de las células ha sido posiblegracias a éstas
técnicas. Aquí se describirán los métodos in vivo e in vitro que se usan para llevar a cabo dichos
experimentos, se ha encontrado y caracterizado diferencias experimentales entre los dos métodos,
estas diferencias se discutirán más adelante.

Palabras clave: RMN, in vivo, in vitro, secuencia de pulsos.

Introducción
El uso de la RMN ha sido utilizado
ampliamente en el campo delas ciencias
médicas para obtener imágenes de los tejidos
blandos del cuerpo humano. La técnica se ha
desplazado también a los laboratorios, donde
se está aplicando con éxito a estudiar
diferentes aspectos fisiológicos y bioquímicos
de las bacterias, (1) y en las plantas. (2,3)
Gracias a la espectroscopía de RMN se ha
obtenido gran información de moléculas bajo
condiciones fisiológicas yen aquellas que se
asemejan a las fisiológicas (in vivo e in
vitro)(4,5)
Actualmente se usan las técnicas de
fluorescencia y la espectroscopía de RMN in
vivo e in vitro para determinar la localización
de la proteína en la célula, ya que la primera
no brinda una información tridimensional ni
tampoco una conformación de la proteína
dentro de la célula la segunda técnica es máscompleta.(6,7)
Existe una ventaja al utilizar el método in
vitro y es que las condiciones son estables por
más tiempo y esto permite que se tengan

experimentos multidimensionales como la
determinación de la misma estructura para la
proteína en diferentes buffers mediante
espectroscopía de RMN y difracción de
rayos-X. (8,9)

Aplicaciones.
La técnica espectroscópica de RMN in vivo
no determina laestructura directamente en el
ambiente celular, sino que, usa los
desplazamientos químicos producidos por
cambios en el ambiente para obtener
información de las macromoléculas. Los
cambios en este ambiente son causados por
modificaciones post-translacionales, cambios
conformacionales o eventos de enlace, todo
esto se ve reflejado en cambios en la
frecuencia de resonancia que afectan elnúcleo y este puede ser detectado por
experimentos de RMN in vivo como se
muestra en la figura 1. (10)
En la figura 2A se observa un espectro in
vivo HSQC-[15N, 1H] de la calmadulina (E.
coli), la cual ha sido marcada con 15N. En la
figura 2B se observa un experimento para la
misma proteína in vitro. En conclusión el

espectro in vivo tiene más señales de las
esperadas. La diferenciaconformacional entre
los estados in vivo e in vitro se debe a que los
átomos de calcio están enlazados a diferentes
puntos en la proteína. (11)

proteínas con moléculas de tipo fármaco, este
método está siendo usado en la industria
farmacéutica como una herramienta de
scrinning, aunque esta técnica tiene una
desventaja y es que la interacción observado
in vitro no pueda ocurrir in vivo. (12)Los estudios de RMN in vivo realizados por
Huup(13) y Levine(14) de la estructura
determinada in vitro en la mayoría de los
casos no difiere significativamente de la
estructura que se encuentra dentro de la célula
como tal y esto se traduce como un gran
acercamiento entre estas dos técnicas.

Figura 1. Cambios en el ambiente químico
del núcleo de una proteína causado por a)
cambioconformacional, b) modificaciones
post-translacionales (fosforilación) y c)
eventos de enlace que pueden ser escaneados
por diferencias en los desplazamientos
químicos.

La sensibilidad de los experimentos de RMN
depende del tipo de núcleo que es detectado
durante la adquisición. Este incrementa con
γ3/2, donde γ es el radio giromagnético del
núcleo detectado. En teoría se tiene entonces...