Determinazione della struttura giusta per la prima volta
Numerose tecniche avanzate (ad es. la risonanza magnetica nucleare (RMN), la cristallografia a raggi X e la microscopia crioelettronica (cryo-EM)) rendono ora possibile determinare la struttura complessa di molte molecole. Tuttavia, i biologi strutturali si trovano ad affrontare importanti limiti inerenti ai metodi attualmente disponibili. Tutti e tre richiedono il calcolo della media dei risultati ottenuti da migliaia di molecole, imponendo tempi lunghi e difficoltà per la preparazione, ma rendendo anche praticamente impossibile studiare proteine rare. La cristallografia a raggi X e la cryo-EM causano danni da radiazione sui campioni, mentre la RMN e la cristallografia a raggi X sono limitate a determinate dimensioni e forme molecolari. Lo studio NANO-MRI (“Quarternary structure imaging with nano-magnetic resonance imaging (NANO-MRI)”) è stato avviato per sviluppare una tecnologia capace di determinare la struttura della proteina da una singola molecola. Gli scienziati si sono incentrati su migliorie alla microscopia a forza di risonanza magnetica (MRFM) con risoluzione nanoscalare, utilizzato il virus del mosaico del tabacco come metodo di prova. La MRFM unisce in sé l’immaginografia a risonanza magnetica (MRI) e la microscopia a forza atomica. Si tratta di una tecnica non distruttiva con una risoluzione a livello di singola particella, dotata della capacità di distinguere elementi diversi. Attualmente è in grado di ricostruire una struttura tridimensionale specifica in base all’elemento. Tuttavia, la sua risoluzione si attesta a circa 5 nm, rendendo inaccessibili dettagli minuti e la struttura atomica. Dato che il contrasto nella MRI deriva dalle diverse concentrazioni di protoni di acqua, l’utilizzo di due diversi isotopi di idrogeno permette di aumentare la risoluzione atomica. Gli scienziati hanno introdotto l’idrogeno attraverso i virus tramite la via naturale nelle piante. Hanno sintetizzato altre parti del virus ini batteri alimentati con nutrienti contenenti deuterio, per immettervi il deuterio. Il team è poi riuscito a produrre virus “a strisce” con un’alternanza di parti contenenti idrogeno e deuterio, scoprendo le condizioni che causano l’autoaggregazione delle due. NANO-MRI ha posto le basi per una determinazione non invasiva della struttura a singolo campione. Il conseguimento di questo ambizioso obiettivo darà origine a una nuova era della biologia strutturale e della chimica strutturale, accelerando la velocità dell’analisi e rivelando strutture di molecole precedentemente inaccessibili con altre tecnologie.
Parole chiave
Immaginografia di struttura, microscopia a forza di risonanza magnetica, immaginografia a risonanza magnetica
