Si desea mapear las partes más pequeñas de una proteína, solo tiene unas pocas opciones: puede convencer a millones de moléculas de proteínas individuales para que se alineen en cristales y analizarlas mediante cristalografía de rayos X. O puede congelar instantáneamente copias de la proteína y bombardearlas con electrones, un método de menor resolución llamado microscopía crioelectrónica (crio-EM). Ahora, por primera vez, los científicos han agudizado la resolución de la crio-EM al nivel atómico, lo que les permite identificar las posiciones de los átomos individuales en una variedad de proteínas con una resolución que rivaliza con la cristalografía de rayos X.

“Esto es simplemente asombroso”, dice Melanie Ohi, experta en crio-EM de la Universidad de Michigan, Ann Arbor. «Ver este nivel de detalle, es simplemente hermoso». Debido a que la resolución aumentada revela exactamente cómo las complejas máquinas celulares realizan su trabajo, las mejoras en crio-EM deberían generar innumerables nuevos conocimientos sobre biología.

Para mapear las estructuras de las proteínas, los científicos han estado utilizando cristalografía de rayos X desde finales de la década de 1950. Al bombardear proteínas cristalizadas con rayos X y analizar la forma en que los rayos X rebotan, los científicos pueden determinar la posible composición y forma de una proteína. Décadas de mejoras en los haces de rayos X, los detectores y la potencia de la computadora han hecho que el enfoque sea rápido y preciso. Pero el enfoque no funciona bien cuando las proteínas son excepcionalmente grandes, funcionan en complejos como el ribosoma o no pueden cristalizarse, como es el caso de muchas proteínas que se encuentran en las membranas celulares. 

En contraste, los investigadores que utilizan electrones de fuego crio-EM en copias de proteínas 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 forma de las proteínas. Investigadores en Japón habían demostrado previamente que podían reducir la resolución a 1,54 angstroms, sin llegar al punto en que podían distinguir átomos individuales, en una proteína intestinal llamada apoferritina, que se une y almacena hierro. Ahora, con la ayuda de mejoras en la tecnología de haz de electrones, detectores y software, dos grupos de investigadores —del Reino Unido y Alemania— lo han reducido a 1,25 angstroms o mejor , lo suficientemente nítidos como para calcular la posición de los átomos individuales , informe hoy en Nature.

La resolución mejorada podría acelerar un cambio a la crio-EM que ya está en marcha entre los biólogos estructurales. Por ahora, la técnica solo funciona con proteínas que son inusualmente rígidas. A continuación, los investigadores se esforzarán por lograr una resolución nítida similar con complejos de proteínas grandes y menos rígidos, como el espliceosoma, un gran complejo de proteínas y moléculas de ARN que corta los «intrones» del ARN destinado a convertirse en proteínas.

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