Los sarcómeros son pequeñas subunidades repetidas de miofibrillas, los cilindros largos que se agrupan para formar las fibras musculares. Dentro de los sarcómeros, los filamentos de las proteínas miosina y actina interactúan para generar contracción y relajación muscular. Hasta ahora, los enfoques experimentales tradicionales para investigar elLa estructura y función del tejido muscular se realizaron en complejos de proteínas reconstruidos o sufrieron de baja resolución. "La crio-tomografía electrónica, en cambio, nos permite obtener imágenes 3D detalladas y sin artefactos del músculo congelado", dice Raunser.
Cryo-ET fue durante mucho tiempo una metodología establecida pero de nicho. Pero los avances técnicos recientes en la crio-microscopía electrónica crio-EM, así como el nuevo desarrollo del fresado con haz de iones crioenfocado FIB están impulsando a la crio-ETDe manera similar a la crio-EM, los investigadores congelan instantáneamente la muestra biológica a una temperatura muy baja - 175 ° C. A través de este proceso, la muestra conserva su hidratación y estructura fina y permanece cerca de su estado original.luego se aplica para eliminar el material adicional y obtener un espesor ideal de alrededor de 100 nanómetros para el microscopio electrónico de transmisión, que adquiere múltiples imágenes a medida que la muestra se inclina a lo largo de un eje. Finalmente, los métodos computacionales reconstruyen una imagen tridimensional en alta resolución.
El equipo de Raunser realizó crio-ET en miofibrillas de ratón aisladas en el King's College y obtuvo una resolución de un nanómetro una millonésima de milímetro, suficiente para ver estructuras finas dentro de una proteína: "Ahora podemos mirar una miofibrilla condetalles que se pensaban inimaginables hace sólo cuatro años. ¡Es fascinante! ", dice Raunser.
Fibras en su contexto natural
La reconstrucción calculada de las miofibrillas reveló la organización tridimensional del sarcómero, incluidas las subregiones M-, A- e I- bandas, y el disco Z, que inesperadamente forma una malla más irregular y adopta diferentes conformaciones. Los científicos utilizaron una muestra con miosina fuertemente unida a actina, que representa una etapa de la contracción del músculo que se llama estado de rigor. Y de hecho, pudieron visualizar por primera vez en la célula nativa cómo dos cabezas de la misma miosina se unen aun filamento de actina. También descubrieron que la doble cabeza no solo interactúa con el mismo filamento de actina, sino que también se encuentra dividida entre dos filamentos de actina. Esto nunca se ha visto antes y muestra que la proximidad al siguiente filamento de actina es más fuerte que el efecto cooperativoentre las cabezas vecinas.
"Esto es solo el comienzo. Cryo-ET está pasando de un nicho a una tecnología generalizada en biología estructural", dice Raunser. "Pronto podremos investigar enfermedades musculares a nivel molecular e incluso atómico". Los músculos de los ratones son muy similaresa los de los humanos, sin embargo, los científicos planean investigar el tejido muscular a partir de biopsias o derivado de células madre pluripotentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Fisiología Molecular . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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