Microscopie crioelectronică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Proteina GroEL suspendată în gheață amorfă , observată la o mărire de 50.000x
Structura alcoolului oxidazic din Pichia pastoris obținută prin microscopie crioelectronică

Microscopia crioelectronică este un tip de microscopie electronică de transmisie în care proba este studiată la temperaturi criogenice (în general la temperaturile azotului lichid ).

Utilitatea microscopiei crio-electronice derivă din faptul că permite observarea unor probe necolorate sau fixe în orice mod, arătându-le în mediul lor nativ, în contrast cu cristalografia cu raze X , care necesită cristalizarea probei, care poate să fie dificil în cazul macromoleculelor și localizarea acestora în medii non-fiziologice, ceea ce poate duce ocazional la modificări conformaționale ale moleculelor. Prin urmare, este o tehnică deosebit de utilă în biologia structurală, unde este esențial să poți observa macromoleculele biologice în conformația lor nativă.

Rezoluția imaginilor obținute prin microscopie crio-electronică este în continuă creștere și în 2014 s-au obținut unele structuri cu rezoluție aproape atomică, [1] inclusiv cele ale virușilor , ribozomilor , mitocondriilor , canalelor ionice și ale complexelor enzimatice de cel puțin 170 k De la o rezoluție de 4,5 Å . [2] În 2015, Bridget Carragher și colaboratorii au reușit să obțină o structură cu o rezoluție mai mică de 3 Å, ridicând astfel microscopia crio-electronică la un instrument comparabil și potențial superior tehnicilor tradiționale de cristalografie cu raze X. [3] [4] [5] În luna iunie a aceluiași an a fost dezvăluită o structură bacteriană beta-galactozidază cu o rezoluție de 2,2 Å. [6] Un tip de microscopie crio-electronică este tomografia crio-electronică, care vă permite să creați o reconstrucție tridimensională a unei probe din imagini bidimensionale obținute în diferite unghiuri.

Dezvoltare

Richard Henderson a trasat calea către crio-EM în 1975 când a folosit microscopia electronică pentru a determina un model tridimensional de bacteriorodopsină prin suprapunerea mai multor imagini obținute cu fascicule de electroni slabi. Acest studiu a arătat că microscopia electronică ar putea oferi imagini la fel de detaliate ca cele ale cristalografiei cu raze X, care era cea mai înaltă tehnică de rezoluție la acea vreme. În acel deceniu, Joachim Frank , pe atunci la Departamentul de Sănătate al Statului New York, a dezvoltat tehnologia de procesare a imaginilor pentru a converti microscopia electronică 2D convențională într-o tehnică de obținere a structurilor 3D. Henderson a contribuit, de asemenea, la avansarea tehnicilor de procesare a imaginilor. La începutul anilor 1980, Jacques Dubochet a conceput metode pentru înghețarea rapidă a probelor biomoleculare pentru a le proteja de daunele electronice și, în orice caz, pentru a le lăsa hidratate, chiar și în vid, păstrându-și în același timp forma nativă. Până în 1990, tehnologia s-a îmbunătățit într-o asemenea măsură încât Henderson a reușit să obțină prima structură crio-EM de înaltă rezoluție. Ținta sa, bacteriorodopsina , are o structură foarte ordonată și acest lucru a facilitat obținerea unui rezultat de înaltă rezoluție; în mod clar ar fi fost mai complex cu alte biomolecule. [7]

Jacques Dubochet, Joachim Frank și Richard Henderson au primit Premiul Nobel pentru chimie din 2017 „pentru că au dezvoltat microscopie crioelectronică pentru a determina în înaltă definiție structurile biomoleculelor în soluție”. [8]

Notă

  1. ^ (EN) Robert Service, Microscoape electronice apropiate de imagistica atomilor individuali în Știință, 7 mai 2015, DOI : 10.1126 / science.aac4567 . Adus la 4 octombrie 2017.
  2. ^ Werner Kuehlbrandt, Cryo-EM intră într-o nouă eră , în eLife , vol. 3, 2014, DOI : 10.7554 / eLife.03678 . Adus la 4 octombrie 2017.
  3. ^ Cosma Dellisanti, A resolution-breaking resolution , in Nature Structural & Molecular Biology , vol. 22, n. 5, pp. 361–361, DOI : 10.1038 / nsmb.3025 .
  4. ^ (EN) Melody G. Campbell, David Veesler și Anchi Cheng, reconstrucție cu rezoluție de 2,8 Å a proteasomului 20S Thermoplasma acidophilum utilizând microscopie crio-electronică , în eLife, vol. 4, 11 martie 2015, pp. e06380, DOI : 10.7554 / elife.06380 . Adus la 4 octombrie 2017.
  5. ^ (EN) Ewen Callaway, Revoluția nu va fi cristalizată: o nouă metodă străbate biologia structurală , în Nature, vol. 525, n. 7568, 10 septembrie 2015, pp. 172–174, DOI : 10.1038 / 525172a . Adus la 8 octombrie 2017 .
  6. ^ (EN) Alberto Bartesaghi, Alan Merk și Soojay Banerjee, 2,2 Å rezoluție structură crio-EM a β-galactozidazei într-un complex cu un inhibitor de permeant celular , în Știința, vol. 348, nr. 6239, 5 iunie 2015, pp. 1147–1151, DOI : 10.1126 / science.aab1576 . Adus la 4 octombrie 2017.
  7. ^ Stu Borman, inovatorii de microscopie crio-electronică câștigă Premiul Nobel pentru chimie 2017 | Știri despre chimie și inginerie , pe cen.acs.org . Adus la 4 octombrie 2017.
  8. ^ Premiul Nobel pentru chimie 2017 - Comunicat de presă , la www.nobelprize.org . Adus la 4 octombrie 2017.

Elemente conexe

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Microscopy_Cryoelectronic&oldid=117875225 ”