El reemplazo isomorfo múltiple (MIR) es históricamente el enfoque más común para resolver el problema de fase en los estudios de cristalografía de rayos X de proteínas . Para cristales de proteína este método se lleva a cabo remojando el cristal de una muestra a analizar con un átomo pesado solución o co-cristalización con el átomo pesado. La adición del átomo pesado (o ión) a la estructura no debería afectar la formación de cristales o las dimensiones de la celda unitaria en comparación con su forma nativa, por lo tanto, deberían ser isomórficas .
En primer lugar, se recopilan los conjuntos de datos del derivado nativo y del átomo pesado de la muestra. Luego, la interpretación del mapa de diferencias de Patterson revela la ubicación del átomo pesado en la celda unitaria. Esto permite determinar tanto la amplitud como la fase de la contribución del átomo pesado. Dado que el factor de estructura del derivado del átomo pesado ( F ph ) del cristal es la suma vectorial del átomo pesado solitario ( F h ) y el cristal nativo ( F p ), entonces la fase de los vectores F p y F ph nativos puede ser resuelto geométricamente.
Deben evaluarse al menos dos derivadas isomorfas, ya que al utilizar solo una se obtendrán dos fases posibles.
Las primeras demostraciones del reemplazo isomorfo en cristalografía provienen de James M. Cork , [1] John Monteath Robertson , [2] y otros. Una demostración temprana del reemplazo isomorfo en cristalografía se produjo en 1927 con un artículo que informaba sobre las estructuras cristalinas de rayos X de una serie de compuestos de alumbre de Cork. [1] Los alumbre compuestos estudiados tenían la fórmula general A . B . (SO 4 ) 2 . 12H 2 O, donde A era un ion metálico monovalente ( NH4 + , K + , Rb+ , Cs + o Tl + ), B era un ión metálico trivalente ( Al 3+ , Cr 3+ o Fe 3+ ) y S era normalmente azufre, pero también podía ser selenio o telurio . Debido a que los cristales de alumbre eran en gran parte isomorfos cuando se cambiaron los átomos pesados, podrían eliminarse por sustitución isomorfa. Se utilizó el análisis de Fourier para encontrar las posiciones de los átomos pesados.
La primera demostración de reemplazo isomorfo en cristalografía de proteínas fue en 1954 con un artículo de David W. Green , Vernon Ingram y Max Perutz . [3]