Da Wired.it :
Un miglioramento nella microscopia crioelettronica ha permesso di osservare con dettaglio senza precedenti i singoli atomi all’interno delle proteine
Vedere gli atomi muoversi all’interno delle proteine. Distinguerli uno per uno, con un livello di dettaglio e una risoluzione senza precedenti. Tutto grazie alla microscopia crioelettronica, una tecnica di imaging molecolare la cui storia è cominciata nel lontano 1975, e che ha fruttato ai suoi inventori, Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson, il premio Nobel per la chimica nel 2017. La tecnica si è andata affinando nel tempo fino ad arrivare allo straordinario risultato di oggi, conseguito da due équipe di ricercatori del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry di Göttingen, in Germania, del Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (Mrc-Lmb) di Cambridge, nel Regno Unito, e di altri istituti di ricerca. I dettagli del lavoro sono descritti in due articoli caricati sul server di pre-print BioRxiv (qui e qui) in attesa di essere pubblicati su rivista.
La cosiddetta microscopia fredda, o crioelettronica, è una tecnica di imaging che permette di congelare proteine e altre biomolecole per poterle poi fotografare ad altissime risoluzioni. La sua scoperta, come ha appuntato la giuria di esperti al momento del conferimento del Nobel, ha aperto le porte a una nuova era della ricerca biochimica: in effetti, grazie a questa tecnologia è stato possibile per esempio svelare il collegamento tra microcefalia e virus Zika, perché gli scienziati sono riusciti a studiare struttura e composizione del virus a livello quasi atomico. Oggi la comunità scientifica è riuscita a rimuovere il quasi: “Si tratta di una pietra miliare, questo è certo”, ha commentato a Nature Holger Stark, biochimico del Max Planck Institute e coautore di uno dei due lavori. “Non si può andare oltre questa risoluzione: abbiamo infranto l’ultima barriera che rimaneva”.
“Il raggiungimento di una ‘risoluzione atomica’ reale è un vero punto di svolta”, gli fa eco John Rubinstein, biologo strutturale alla University of Toronto, in Canada. “Certo, restano ancora da superare altri problemi, come quelli legati alla flessibilità delle proteine che rendono ancora difficile fotografarne la struttura a livello atomico”, continua l’esperto. Ma per quanto riguarda la risoluzione sembra che si sia raggiunto un limite difficile da oltrepassare. Gli scienziati, in particolare, si sono concentrati sull’apoferritina, una proteina particolarmente stabile la cui struttura, finora, era stata visualizzata con una risoluzione massima di 1,54 ångström (ossia 1.54 × 10–10 m).
Per spingersi ancora più in là, le due équipe hanno utilizzato due approcci diversi. Il team di Stark si è servito di uno strumento che assicura che gli elettroni viaggino tutti a velocità molto simili prima di colpire il campione da scansionare, ipotizzando che questo accorgimento avrebbe aumentato la risoluzione. Ed è stato effettivamente così: il gruppo è riuscito ad arrivare a una risoluzione di 1,25 ångström. I colleghi hanno fatto ancora meglio, tentando un approccio che, oltre a normalizzare le velocità degli elettroni, riduce il “rumore” generato da questi ultimi quando colpiscono il campione. Per di più, si sono dotati di una camera ancora più sensibile, riuscendo a ottenere l’incredibile risoluzione di 1,2 ångström, “così dettagliata da permettere di distinguere individualmente gli atomi di idrogeno, sia all’interno della proteina che nelle molecole d’acqua circostanti”. Il risultato è stato accolto con entusiasmo dalla comunità scientifica, che non vede l’ora di provare a replicare i risultati su altre proteine. Le case farmaceutiche, poi, sono particolarmente interessate: riuscire a visualizzare atomo per atomo la composizione delle proteine vorrebbe dire rendere molto più efficiente la scoperta e la sintesi di nuove medicine.
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