{"id":8235,"date":"2021-06-16T19:05:03","date_gmt":"2021-06-17T00:05:03","guid":{"rendered":"http:\/\/einsteresante.com\/?p=8235"},"modified":"2021-06-16T19:05:04","modified_gmt":"2021-06-17T00:05:04","slug":"una-nueva-resolucion-de-microscopio-permite-ver-a-escalas-atomicas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2021\/06\/16\/una-nueva-resolucion-de-microscopio-permite-ver-a-escalas-atomicas\/","title":{"rendered":"Una nueva resoluci\u00f3n de microscopio permite ver a escalas at\u00f3micas"},"content":{"rendered":"\n

Los cient\u00edficos de Weill Cornell Medicine<\/a> han desarrollado una t\u00e9cnica computacional que aumenta en gran medida la resoluci\u00f3n de la microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica, un tipo de microscopio especializado que “siente” los \u00e1tomos en una superficie. El m\u00e9todo revela detalles a nivel at\u00f3mico sobre prote\u00ednas y otras estructuras biol\u00f3gicas en condiciones fisiol\u00f3gicas normales, abriendo una nueva ventana sobre biolog\u00eda celular, virolog\u00eda y otros procesos microsc\u00f3picos. En un estudio, publicado el 16 de junio en Nature, los investigadores describen la nueva t\u00e9cnica, que se basa en una estrategia utilizada para mejorar la resoluci\u00f3n en microscop\u00eda \u00f3ptica.<\/p>\n\n\n\n

Para estudiar prote\u00ednas y otras biomol\u00e9culas a alta resoluci\u00f3n, los investigadores se han basado durante mucho tiempo en dos t\u00e9cnicas: cristalograf\u00eda de rayos X y microscop\u00eda crioelectr\u00f3nica. Si bien ambos m\u00e9todos pueden determinar estructuras moleculares hasta la resoluci\u00f3n de \u00e1tomos individuales, lo hacen en mol\u00e9culas que est\u00e1n formadas en cristales o congeladas a temperaturas ultra fr\u00edas, posiblemente alterando sus formas fisiol\u00f3gicas normales. La microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica (AFM) puede analizar mol\u00e9culas biol\u00f3gicas en condiciones fisiol\u00f3gicas normales, pero las im\u00e1genes resultantes han sido borrosas y de baja resoluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

“La microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica puede resolver f\u00e1cilmente \u00e1tomos en f\u00edsica, en superficies s\u00f3lidas de silicatos y en semiconductores, por lo que significa que, en principio, la m\u00e1quina tiene la precisi\u00f3n para hacer eso”, dijo el autor principal, el Dr. Simon Scheuring, profesor de fisiolog\u00eda y biof\u00edsica en anestesiolog\u00eda en Weill Cornell Medicine. “La t\u00e9cnica es un poco como si tomaras un bol\u00edgrafo y escanearas las Monta\u00f1as Rocosas, de modo que obtengas un mapa topogr\u00e1fico del objeto. En realidad, nuestro bol\u00edgrafo es una aguja afilada hasta unos pocos \u00e1tomos y los objetos son mol\u00e9culas de prote\u00edna \u00fanicas”.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, las mol\u00e9culas biol\u00f3gicas tienen muchas partes peque\u00f1as que se mueven, difuminando sus im\u00e1genes AFM. Para abordar ese problema, el Dr. Scheuring y sus colegas adaptaron un concepto de microscop\u00eda \u00f3ptica llamado microscop\u00eda de superresoluci\u00f3n. “En teor\u00eda, no era posible mediante microscop\u00eda \u00f3ptica resolver dos mol\u00e9culas fluorescentes que estaban m\u00e1s juntas que la mitad de la longitud de onda de la luz”, dijo. Sin embargo, al estimular las mol\u00e9culas adyacentes para que emitan fluorescencia en diferentes momentos, los microscopistas pueden analizar la propagaci\u00f3n de cada mol\u00e9cula y se\u00f1alar sus ubicaciones con alta precisi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

En lugar de estimular la fluorescencia, el equipo del Dr. Scheuring observ\u00f3 que las fluctuaciones naturales de las mol\u00e9culas biol\u00f3gicas registradas en el transcurso de las exploraciones AFM producen extensiones similares de datos posicionales. El primer autor, el Dr. George Heath, que era asociado postdoctoral en Weill Cornell Medicine en el momento del estudio y ahora es miembro de la facultad de la Universidad de Leeds, participa en ciclos de experimentos y simulaciones computacionales para comprender el proceso de im\u00e1genes AFM en mayor medida, para detallar y extraer el m\u00e1ximo de informaci\u00f3n de las interacciones at\u00f3micas entre la punta y la muestra.<\/p>\n\n\n\n

Utilizando un m\u00e9todo como el an\u00e1lisis de superresoluci\u00f3n, pudieron extraer im\u00e1genes de mucha mayor resoluci\u00f3n de las mol\u00e9culas en movimiento. Continuando con la analog\u00eda topogr\u00e1fica, el Dr. Scheuring explic\u00f3 que “si las rocas (es decir, los \u00e1tomos) se mueven un poco hacia arriba y hacia abajo, puede detectar esta, luego aquella, y luego promedia todas las detecciones a lo largo del tiempo y recibe altas informaci\u00f3n de resoluci\u00f3n”.<\/p>\n\n\n\n

Debido a que los estudios de AFM anteriores han recopilado de forma rutinaria los datos necesarios, la nueva t\u00e9cnica se puede aplicar retroactivamente a las im\u00e1genes borrosas que el campo ha generado durante d\u00e9cadas. Como ejemplo, el nuevo art\u00edculo incluye un an\u00e1lisis de un escaneo AFM de una prote\u00edna de membrana de acuaporina, originalmente adquirida durante la tesis doctoral del Dr. Scheuring. El rean\u00e1lisis gener\u00f3 una imagen mucho m\u00e1s n\u00edtida que coincide estrechamente con las estructuras de cristalograf\u00eda de rayos X de la mol\u00e9cula. “B\u00e1sicamente, ahora se obtiene una resoluci\u00f3n casi at\u00f3mica en estas superficies”, dijo el Dr. Scheuring. Para mostrar el poder del m\u00e9todo, los autores proporcionan nuevos datos de alta resoluci\u00f3n sobre la anexina, una prote\u00edna involucrada en la reparaci\u00f3n de la membrana celular, y sobre un antiportador de cloruro de protones del cual tambi\u00e9n informan cambios estructurales relacionados con su funcionalidad.<\/p>\n\n\n\n

Adem\u00e1s de permitir a los investigadores estudiar mol\u00e9culas biol\u00f3gicas en condiciones fisiol\u00f3gicamente relevantes, el nuevo m\u00e9todo tiene otras ventajas. Por ejemplo, la cristalograf\u00eda de rayos X y la microscop\u00eda crioelectr\u00f3nica se basan en promediar datos de un gran n\u00famero de mol\u00e9culas, pero el AFM puede generar im\u00e1genes de mol\u00e9culas individuales. “En lugar de tener observaciones de cientos de mol\u00e9culas, observamos una mol\u00e9cula cien veces y calculamos un mapa de alta resoluci\u00f3n”, dijo el Dr. Scheuring.<\/p>\n\n\n\n

La obtenci\u00f3n de im\u00e1genes de mol\u00e9culas individuales mientras llevan a cabo sus funciones podr\u00eda abrir tipos de an\u00e1lisis completamente nuevos. “Digamos que tiene una prote\u00edna de pico [viral] que est\u00e1 en una conformaci\u00f3n y luego se activa y pasa a otra conformaci\u00f3n”, dijo el Dr. Scheuring. “En principio, ser\u00eda posible calcular un mapa de alta resoluci\u00f3n a partir de esa misma mol\u00e9cula a medida que pasa de una conformaci\u00f3n a la siguiente, no de miles de mol\u00e9culas en una u otra conformaci\u00f3n”. <\/p>\n\n\n\n

Estos datos de una sola mol\u00e9cula de alta resoluci\u00f3n podr\u00edan proporcionar informaci\u00f3n m\u00e1s detallada y evitar los resultados potencialmente enga\u00f1osos que pueden ocurrir al promediar los datos de muchas mol\u00e9culas. Adem\u00e1s, el mapa podr\u00eda revelar nuevas estrategias para redirigir o interrumpir con precisi\u00f3n dichos procesos.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Phys.org<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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