Los bioquímicos de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg MLU han utilizado un crioscopio microscópico electrónico estándar para lograr imágenes sorprendentemente buenas que están a la par de las tomadas por equipos mucho más sofisticados. Han logrado determinar la estructura de la ferritina casi enel nivel atómico. Sus resultados fueron publicados en la revista PLOS UNO .
La microscopía electrónica se ha vuelto cada vez más importante en los últimos años, especialmente para arrojar luz sobre las estructuras de proteínas. Los desarrolladores de la nueva tecnología recibieron el Premio Nobel de Química en 2017. El truco: las muestras se congelan rápidamente y luego se bombardean conelectrones. En el caso de la microscopía electrónica tradicional, primero se extrae toda el agua de la muestra. Esto es necesario porque la investigación se lleva a cabo en el vacío, lo que significa que el agua se evaporaría inmediatamente y haría imposible la formación de imágenes. Sin embargo, porque las moléculas de agua jueganUn papel tan importante en las biomoléculas, especialmente en las proteínas, no se pueden examinar utilizando la microscopía electrónica tradicional. Las proteínas se encuentran entre los bloques de construcción más importantes de las células y realizan una variedad de tareas. Es necesario un conocimiento profundo de su estructura para comprendercómo trabajan ellos.
El grupo de investigación dirigido por el Dr. Panagiotis Kastritis, líder del grupo en el Centro de Competencia de Innovación HALOmem y profesor júnior en el Instituto de Bioquímica y Biotecnología en MLU, adquirió un crio-microscopio electrónico de última generaciónen 2019. "No hay otro microscopio como este en Halle", dice Kastritis. El nuevo "Thermo Fisher Glacios 200 kV", financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación, no es el mejor y más caro microscopio de su tipo.Sin embargo, Kastritis y sus colegas lograron determinar la estructura de la proteína de almacenamiento de hierro apoferritina hasta 2.7 ångströms Å, en otras palabras, casi hasta el átomo individual. Un ångström equivale a una décima parte de un nanómetro.grupo en una liga similar a los departamentos con equipos mucho más caros. La apoferritina a menudo se usa como proteína de referencia para determinar los niveles de rendimiento de los microscopios correspondientes. Recientemente, dos grupos de investigación rompieron un nuevo record con una resolución de aproximadamente 1.2 Å."Tales valores solo pueden lograrse utilizando instrumentos muy potentes, que solo un puñado de grupos de investigación de todo el mundo tienen a su disposición. Nuestro método está diseñado para microscopios que se encuentran en muchos laboratorios", explica Kastritis.
Los crioscopios electrónicos son dispositivos muy complejos. "Incluso pequeñas desalineaciones pueden hacer que las imágenes sean inútiles", dice Kastritis. Es importante programarlas correctamente y Halle tiene la experiencia técnica para hacerlo. Pero el análisis que se realiza después delos datos recopilados son igual de importantes. "El microscopio produce varios miles de imágenes", explica Kastritis. Los programas de procesamiento de imágenes se utilizan para crear una estructura 3D de la molécula. En cooperación con el profesor Milton T. Stubbs del Instituto de Bioquímica y BiotecnologíaEn MLU, los investigadores han desarrollado un nuevo método para crear un modelo de proteína de alta resolución. El grupo de investigación de Stubbs utiliza la cristalografía de rayos X, otra técnica para determinar la estructura de las proteínas, que requiere que las proteínas se cristalicen.capaz de combinar una forma modificada de una técnica de análisis de imágenes con las imágenes tomadas con el crio-microscopio electrónico. Esto hizo que los estados de carga y el mol de agua individualecules visibles.
"Es un método atractivo", dice Kastritis. En lugar de necesitar microscopios muy costosos, se requiere mucha capacidad de cómputo, que MLU tiene. Ahora, además de utilizar la cristalografía de rayos X, se puede utilizar la crioscopía electrónica paraproducir imágenes de proteínas, especialmente aquellas que son difíciles de cristalizar, lo que permite la colaboración, tanto dentro como fuera de la universidad, en el análisis estructural de muestras con potencial médico y biotecnológico.
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Materiales proporcionado por Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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