Visualització detallada de les molècules, Nobel de Química

El descobriment de Jacques Dubochet, Joachim Frank i Richard Henderson impulsa a la ciència bioquímica cap a una nova era, segons l’Acadèmia Sueca que acaba de concedir el Nobel de química als tres científics. La tècnica de microscòpia crioelectrònica que han desenvolupat permet visualitzar, amb resolució atòmica, biomolècules en moviment que fins ara no havia estat possible veure.

L’eina per obtenir imatges amb tan alta resolució és el microscopi electrònic, que fins fa uns vint anys es considerava inadequat per dues raons: el feix d’electrons, que és la «llum» que utilitza el microscopi electrònic, destruïa les molècules orgàniques a les quals es dirigia i, d’altra banda, com que requereix treballar al buit, aquest buit provocava l’evaporació de l’aigua present al voltant de la molècula i això alterava la seva estructura.

Richard Henderson va aconseguir fer front als dos problemes el 1975, obtenint imatges de bacteriorodopsina, proteïna de color porpra incrustada a la membrana cel·lular de determinats organismes. Va cobrir la superfície de la mostra a observar amb una solució de glucosa, que evitava l’evaporació de l’aigua i va utilitzar un feix d’electrons suficientment feble per no destruir la molècula. Aquest procediment donava imatges de baixa resolució però, prenent imatges des de diferents angles i coneixent que els àtoms dins la proteïna estan situats seguint un patró determinat, va ser possible obtenir la millor imatge de l’estructura de la proteïna mai vista en tres dimensions.

Joachim Frank va desenvolupar un mètode matemàtic (software) que permetia reconèixer diferents patrons en la imatge i, reunint la informació dels patrons similars, millorava la resolució de la imatge 2D obtinguda. Reunint diferents imatges 2D obtingudes des de diferents angles, creava una imatge 3D. A meitat dels anys 1980, va utilitzar el mètode per obtenir la imatge de la superfície d’un ribosoma, la fàbrica de proteïnes cel·lular.

El mètode posat a punt per Henderson no servia però per molècules que fossin solubles en medi aquós, ja que aquest les alterava. Diferents investigadors van tractar de recobrir la molècula amb aigua a baixa temperatura, formant gel per evitar la dissolució. Però els cristalls de gel distorsionaven el feix d’electrons i les imatges eren inservibles. Jacques Dubochet va donar amb la solució: refredant l’aigua molt ràpidament, no es formen cristalls sinó una forma vítria (sòlid però sense l’ordenació típica dels cristalls) de l’aigua que recobreix la molècula. La temperatura prou baixa s’aconseguia amb età refredat per nitrogen líquid. El 1984 Dubochet va presentar les primeres imatges ben contrastades de diferents virus. Aquest és el mètode anomenat de microscòpia crioelectrònica.

Utilitzant el seu software amb el mètode de Henderson, Frank va obtenir el 1991 noves imatges de ribosomes en 3D amb una resolució de 40 A (Angstrom). La resolució del mètode ha anat millorant i, el 2013, s’obtenen ja imatges amb resolució atòmica (1 A) .

Imatge treta de:
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/popular-chemistryprize2017.pdf

Notícia a la pàgina del Nobel:
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/press.html

Aquesta entrada ha esta publicada en premis nobel, química. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Els comentaris estan tancats.