يعطي تنظير طيف الرنين النووي المغناطيسي  بنية البروتينات في المحلول

في حين يعطي تصوير البلورات بالأشعة السينية منظراً سكونياً لبروتين البلورات، يزودنا تنظير طيف الرنين المغناطيسي النووي Nuclear Magnetic) (Resonance (NMR) Spectroscopy بمعلومات بنيوية عن البروتين في المحلول.

وتملك العديد من نوى الذرات الهامة بيولوجيا (P ³¹،¹⁵N ،¹³C ،¹H) عزماً أو مجالآ مغناطيسيا؛ ويمكن استخدام الرنين المغناطيسي النووي لتقصي الوسط الكيميائي المحيط بهذه النوى وإعطاء معلومات عن المسافات بين الذرات في الجزيء. وعندما تدرس هذه المعلومات مع تسلسل البروتين وزوايا الروابط ومستوى الزمر وأقطار فان در فالس، يكن أن تعطي مجموعة من البنى ثلاثية الأبعاد المترابطة والمقاربة لبنية 2.5 أنج المستخرجة بالأشعة السينية.

ولتحديد بنية البروتينات، يستخدم طيف الرنين النووي المغناطيسي عادة المجال المغناطيسي لنواة الهيدروجين 1H الغزيرة. حيث تصطف ذرات الهيدروجين في البروتينات الموجودة في  حقل مغناطيسي قوي بشكل متواز مع الحقل؛ ويكون تغيير هذا التراصف إلى حالة مثارة بواسطة طاقة شعاعية ترددية ساقطة. وعندما تعود النوى إلى حالتها الأولية تصدر إشعاعا يعتمد تواتره الإشعاعي على البيئة المحيطة بها.

وتدعى هذه التواترات الفردية بالزيحان او الانزياح الكيميائي (Chemical shift) وإذا استثنينا الهيدروجين في الأوساط المتماثلة (مثل كلتتا ذرتي الهيدروجين في جزيء الميثيلين)، يكون من المحتمل نظرياً الحصول على زيحان كيميائي متميز لكل ذرة هيدروجين في البروتين. وبالنسبة إلى طيف الرنين المغناطيسي المعقد للبروتين، يجري تمييز الذرى كلا على حدة بتنظير الطيف الرنين النووي ثنائي الابعاد (”Two-dimensional NMR spectroscopy “2D-NMR) (الشكل 6-13).

شكل 6-13 : الرنين المغناطيسي النووي ثنائي البعد. ويوضح العلاقة بين النوى المتغايرة وحيدة الكم لبروتين مذاب بنسبة في الماء (90 %) /D₂O(10%)          في درجة الحرارة 25 مئوية. تشير الذرى إلى العلاقات بين نوى هيدروجين الأميد ونيتروجينه؛ وتمثل الأرقام الصغيرة محددات القمم المنتقاة.

ونستطيع تحديد المسافات بين البروتونات التي تبعد عن بعضها بمقدار أقل من 5 أنج بواسطة 2D-NMR سواء من خلال الفراغ ( الطيف النووي بتأثير أوفرهوسر (NOE]) (Overhauser]) أو من خلال الذرات المتصلة بشكل تساهمي (تنطير الطيف الترابطي أو COSY). وتتوافق البنى المستخلصة للبروتين نفسه بواسطة NMR والأشعة السينية مع اختلاف يقتصر بشكل رئيس على الثمالات السطحية. ويستخدم تنطير الطيف الرنين النووي ثنائي البعد لدراسة حركات البروتينات مع الزمن (مثال: دراسة المتوسطات المتشكلة خلال تطوي البروتين).