Determinación de estructuras válida a la primera
En la actualidad, muchas técnicas avanzadas, como la resonancia magnética nuclear (RMN), la cristalografía de rayos X y la microscopía de electrones criogénica (cryo-EM), permiten determinar la estructura compleja de muchas moléculas. No obstante, los biólogos estructurales se enfrentan a limitaciones importantes inherentes a los métodos disponibles en la actualidad. Las tres técnicas requieren realizar promedios de los resultados de miles de moléculas, por lo cual la preparación exige mucho tiempo y es difícil, además de que hace virtualmente imposible estudiar proteínas raras. La cristalografía mediante rayos X y la cryo-EM provocan daños en las muestras a causa de la radiación, mientras que la RMN y la cristalografía mediante rayos X se limitan a ciertos tamaños y formas moleculares. El estudio «Quarternary structure imaging with nano-magnetic resonance imaging (NANO-MRI)» (NANO-MRI), financiado por la Unión Europea, se inició con el fin de desarrollar la tecnología necesaria para determinar la estructura de una proteína a partir de una sola molécula. Los científicos se centraron en mejorar la microscopia de fuerzas de resonancia magnética (MRFM) con resolución en la escala nanométrica utilizando virus del mosaico de tabaco como caso de prueba. La MRFM combina la imagen por resonancia magnética (IRM) y la microscopia de fuerzas atómicas. Se trata de una técnica no destructiva con resolución de hasta una sola partícula y la capacidad de distinguir entre distintos elementos. Actualmente permite reconstruir la estructura 3D específica de un elemento. Sin embargo, su resolución es de unos 5 nm, lo cual impide distinguir los detalles más finos y la estructura atómica. Puesto que el contraste en la IRM se debe a las concentraciones distintas de protones de agua, utilizar dos isótopos distintos de hidrógeno es una forma de aumentar la resolución atómica. Los científicos introdujeron hidrógeno en virus mediante la ruta natural en plantas. Sintetizaron otras partes del virus en bacterias alimentadas con nutrientes con deuterio con el fin de que este elemento se incorporase en ellas. A continuación, el equipo obtuvo virus «a franjas», con partes alternas con hidrógeno y deuterio, mediante el descubrimiento de las condiciones que provocan que ambas partes se ensamblen por sí solas. NANO-MRI ha sentado las bases para poder determinar estructuras de manera no invasiva y a partir de una sola muestra. Lograr este objetivo ambicioso abrirá una nueva era de la biología estructural y la química estructural, con un análisis más rápido y la posibilidad de desvelar las estructuras de moléculas que antes no eran accesibles con otras técnicas.
Palabras clave
Captación de imágenes de estructura, microscopia de fuerzas de resonancia magnética, imagen por resonancia magnética
