Em um artigo conjunto, pesquisadores da Universidade de Konstanz, A Universidade de Bielefeld e a ETH Zurich demonstram pela primeira vez que a técnica de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) RIDME (realce da modulação dipolar induzida por relaxamento) pode ser aplicada para determinar distâncias entre marcadores de spin baseados em gadolínio (III) nas células. A determinação da distância na célula por ressonância paramagnética eletrônica (EPR) revela informações estruturais essenciais sobre as biomacromoléculas, incluindo sua conformação, bem como processos de dobramento e desdobramento.

Métodos convencionais para determinação de distâncias na célula, como ressonância elétron-elétron dupla (DEER ou PELDOR) são principalmente muito menos sensíveis do que RIDME, fornecem profundidades de modulação até cinco vezes menores, têm certas limitações no que diz respeito à largura de banda de excitação e são tecnicamente mais exigentes. Como uma técnica de frequência única que faz uso de spin flips induzidos por relaxamento para determinar a distância entre dois rótulos de spin, ou seja, entre dois elétrons desemparelhados, O RIDME supera todas essas desvantagens.

Essa técnica permite que os pesquisadores trabalhem com moléculas em condições nativas, como Professor Malte Drescher e autor principal, Dr. Mykhailo Azarkh, ambos da Universidade de Konstanz, enfatizam:“Começamos analisando a conformação de uma proteína dentro da célula. Com técnicas menos sensíveis, somos forçados a inserir e marcar uma grande quantidade de proteínas para poder observá-la, o que não é absolutamente o que acontece na natureza. Idealmente, queremos trabalhar com concentrações fisiologicamente relevantes. Uma vez que RIDME é muito mais sensível do que DEER, permite-nos fazer exatamente isso. Estamos agora em condições de resolver questões que de outra forma não seríamos capazes de resolver ".

O desempenho do RIDME na célula foi avaliado na banda Q usando réguas moleculares rígidas marcadas com Gd (III) -PyMTA e microjuntas em oócitos de Xenopus laevis (sapo africano com garras). Em outras palavras, os pesquisadores usaram um sistema de modelo onde a distância precisa entre os rótulos de spin já era conhecida, permitindo-lhes verificar as medições RIDME. O artigo resultante, intitulado "Gd (III) –Gd (III) Aumento da Modulação Dipolar Induzida por Relaxamento para Determinação da Distância de Ressonância Paramagnética Eletrônica In-Cell" foi publicado online no Journal of Physical Chemistry Letters em 13.03.2019.

A determinação da distância RIDME in-cell foi desenvolvida e testada como parte do projeto em andamento financiado pelo ERC "SPICE - Espectroscopia em células", para o qual Malte Drescher, Professor Heisenberg de Espectroscopia de Sistemas Complexos da Universidade de Konstanz, e sua equipe de pesquisa foi reconhecida com uma bolsa ERC Consolidator no valor de aproximadamente dois milhões de euros em 2017. Seu objetivo é desenvolver novas abordagens para espectroscopia que lhes permitam explorar estruturas biológicas maiores e mais complexas no nível molecular da célula.

O próximo passo nesta linha de pesquisa será identificar outros marcadores de spin adequados e desenvolver RIDME para aplicação em moléculas onde a distância entre os marcadores de spin é desconhecida. Um foco particular de atenção estará nas moléculas associadas a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson.