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qbio | Vol 1 No 1 | febrero 2021 | e202119
Crio-microscopía Electrónica
Biología. Primer Curso de Grado en Química. Universidad de Alcalá.
Proyectos de equipo en Biología. Primer Curso de Grado en Química. Universidad de Alcalá.
Resumen
Durante años la determinación de la estructura de macromoléculas biológicas, había sido un problema para los científicos, limitando así el estudio de moléculas tan importantes para nosotros. Es por eso por lo que los expertos se han centrado en la crio-microscopía electrónica y a día de hoy podemos obtener imágenes de estructuras casi a nivel atómico. Esta técnica es una nueva forma de microscopía electrónica en la que la muestra se estudia a temperatura criogénica,más o menos a -190Cº, evitando así la generación de artefactos. Sustituyendo de esa manera a la utilizada tradicionalmente que se basa en la difracción de rayos X. Esta última técnica tiene ciertas limitaciones, a modo de ejemplo, para que funcione se precisa una muestra cristalizada, y en algunos casos esto es prácticamente imposible. Por lo que la Crio-EM supondría una alternativa a este problema ya que no precisa de cristalización. Esta técnica, permite estudiar las biomoléculas tan importantes para la vida en tres dimensiones, lo que significa que se podrán observar en alta resolución y así, comprenderlas mejor. Para ello se precisa la preparación de una rejilla cryo-TEM, donde se disuelve la muestra en disolventes o bien orgánicos o inorgánicos. La muestra se introducirá en etano líquido antes de que las moléculas cristalicen, y después a un microscopio electrónico. En el cual, seutiliza un haz de electrones como fuente de alta energía que permite iluminar nuestras muestras, y posteriormente ser detectadas por una cámara. Esto se conoce como digitalización, que producirá una imagen en 2D de las moléculas en diferentes orientaciones. Más tarde, a partir de programas informáticos complejos, se obtendrá una figura en 3D de alta resolución. Además, tiene un objetivo complejo, y es el estudio de la bioquímica a un nivel nunca antes visto, ya que aún hay bastantes incógnitas relacionadas con esta parte de la biología. Pero la pregunta clave es ¿para qué queremos saber tanto sobre estas estructuras tan importantes para la vida? Esto nos permite conocer mejor todo lo que nos rodea, como ver, entre muchas otras cosas, la estructura atómica de un virus con todo detalle para entender su capacidad de infección, los aminoácidos que componen las proteínas e incluso también las enzimas. Lo cierto es que su estudio ha proporcionado conocimientos sobre los mecanismos moleculares de procesos bioquímicos complejos, lo que ha tenido un impacto muy grande en el desarrollo de fármacos. Esto significa que solidificando aún más la técnica de Cryo-EM podríamos utilizarla como herramienta para el descubrimiento de fármacos y la disminución de sus efectos secundarios. A su vez, nos ha parecido muy interesante y más en estos tiempos la implicación de la Crio-EM en el campo de la medicina actual. Por ejemplo, a día de hoy se han publicado más de 200 estructuras de rayos X y 20 estructuras crio-EM sobre el SARS-CoV-2. Gracias a esta nueva técnica, los científicos Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson, de los cuales hablaremos posteriormente, fueron galardonados con el premio Nobel de química en 2017. Con esta nueva tecnología estamos sin duda cada vez más cerca de conocer las respuestas a preguntas que los científicos se llevan haciendo durante mucho tiempo. Es, además, una de las razones por las que esteámbito de la biología se desarrollará de manera nunca antes vista en estos próximos años.