タンパク質の核磁気共鳴分光法とは？
タンパク質の核磁気共鳴分光法（通常、タンパク質NMRと略される）は構造生物学の一分野であり、NMR分光法を用いてタンパク質や核酸、およびそれらの複合体の構造とダイナミクスに関する情報を得る。この分野は、ETHのRichard R. ErnstとKurt Wüthrich、NIHのAd Bax、Marius Clore、Angela Gronenborn、ハーバード大学のGerhard Wagnerらによって開拓された。NMR分光法による構造決定は通常、いくつかの段階から成り、それぞれが高度に専門化された技術を個別に使用する。試料を調製し、測定を行い、解釈的アプローチを適用し、構造を計算し、検証する。

NMRは、原子の中心核（「原子核」）の量子力学的特性に関与する。これらの特性は局所的な分子環境に依存し、その測定により、原子が化学的にどのように結びついているか、空間的にどの程度接近しているか、互いに対してどの程度速く移動しているかのマップが得られる。これらの特性は、より馴染み深い磁気共鳴画像法（MRI）で使用されるものと基本的に同じであるが、分子アプリケーションでは、ミリメートル（放射線科医が関心を持つ）からナノメートル（結合原子は通常ナノメートルの数分の一の距離）へとスケールが100万分の1に変化したことに適した、やや異なるアプローチが使用される。このスケールの変化には、より高い検出感度と長期測定の安定性が要求される。MRIとは対照的に、構造生物学研究では画像を直接生成するのではなく、複雑なコンピューター計算に頼って3次元分子モデルを生成する。

現在のところ、ほとんどのサンプルは水溶液中で検査されるが、固体サンプルにも対応する方法が開発されつつある。データ収集は、試料を強力な磁石の中に入れ、高周波信号を試料に送り、その信号の吸収を測定する。タンパク質内の原子の環境に応じて、個々の原子の原子核は異なる周波数の電波を吸収する。さらに、異なる原子核の吸収信号は、隣接する原子核によって妨害されることもある。この情報は、核間の距離を決定するために使用することができる。これらの距離は、タンパク質の全体的な構造を決定するのに使われる。

典型的な研究としては、2つのタンパク質がどのように相互作用しているのか、あるいは、相互作用の通常の生物学的性質（「ケミカルバイオロジー」）を調べたり、医薬品として利用できる可能性のあるリード化合物（「医薬品開発」）を提供したりするために利用できる低分子の開発を視野に入れた研究がある。多くの場合、相互作用するタンパク質のペアは、ヒトの遺伝学的研究によって同定され、その相互作用が好ましくない変異によって破壊される可能性があることを示すか、あるいはミバエ、酵母、線虫、マウスなどの「モデル」生物の正常な生物学において重要な役割を果たしている可能性がある。サンプルの調製には、一般的に分子生物学的手法を用い、細菌発酵によって量を作る。これは同位体の挙動が異なり、重複するNMRシグナルを同定する方法を提供するため望ましい。