Al fin la microscopía crioelectrónica rompe la barrera de la resolución atómica

Por primera vez en la historia los científicos han perfeccionado la resolución de la crio-EM a nivel atómico, lo que les da oportunidad de señalar las posiciones de los átomos de forma individual en gran cantidad de proteínas con una resolución que puede llegar a competir con la cristalografía de los Rayos X, siendo algo realmente asombroso.

Anteriormente, si lo que se deseaba era mapear las partes más diminutas de una proteína, solo había algunas opciones: pedirle a las moléculas de proteínas que se alineen en cristales y de esa forma poder analizarlas a través de la cristalografía de Rayos X. Y la otra forma es congelar al instante copias de la proteína y bombardearlas con electrones, siendo este un método de menor resolución: microscopía crioelectrónica (crio-EM).

Melanie Ohi, experta en crio-EM de la Universidad de Michigan, Ann Arbor, menciona: “Ver este nivel de detalle, es simplemente hermoso”. En gran parte debido a que la resolución aumentada revela exactamente cómo las complejas máquinas celulares realizan su trabajo, las mejoras en crio-EM deberían producir múltiples nuevos conocimientos sobre biología y otras ciencias.

Para registrar y mapear las estructuras de las proteínas, los investigadores han trabajado con cristalografía de rayos X desde finales de la década de los 50.

La proteínas cristalizadas son bombardeadas con Rayos X y estos a su vez rebotan. (La forma en que rebotan es analizada) y los investigadores pueden comprender la composición y la forma de una proteína.

Gracias a años de trabajo en mejoras en los Rayos X, las computadoras han hecho que el enfoque sea rápido y preciso. Pero cuando las proteínas son muy grandes el enfoque no funciona muy bien, funcionan en complejos como el ribosoma, como es el caso de muchas proteínas que se encuentran en las membranas celulares.

Por otra parte, los científicos que utilizan electrones de fuego crio-EM en copias de proteínas que están congeladas que no necesitan cristalizarse; los detectores registran las desviaciones de los electrones y un software sofisticado une las imágenes para determinar la composición y la estructura de las proteínas.

Científicos en Japón habían corroborado previamente que podían reducir la resolución a 1,54 angstroms, aún sin alcanzar el punto en el que pudieran distinguir átomos individuales, en una proteína intestinal llamada apoferritina, que une y almacena hierro.

Hoy en día, con el apoyo del desarrollo de tecnología, los detectores y el software de haz de electrones, dos grupos de científicos, de U.K. y Alemania, lo han reducido a 1,25 angstroms o mejor, lo suficientemente nítidos como para determinar la posición de los átomos individuales. Según una publicación en Nature.

Estos cambios en la resolución supondrían un cambio a la crio-EM que ya está realizándose entre los biólogos estructurales. Por el momento la técnica sólo funciona con proteínas inusualmente rígidas. De ahora en adelante los científicos realizarán un esfuerzo por lograr una resolución nítida de calidad con complejos de proteínas grandes y menos rígidas, como el espliceosoma, un gran complejo de proteínas y moléculas de ARN que corta los “intrones” del ARN destinado a convertirse en proteínas.

La publicación original puede verla aquí.