Una imagen más nítida de las proteínas
Una nueva técnica promete revolucionar la obtención de imágenes de proteínas y otras biomoléculas vitales
Las proteínas pueden ser las biomoléculas más importantes y variadas de los sistemas vivos. Estas cadenas de aminoácidos, que adoptan complejas formas tridimensionales, son esenciales para el crecimiento y el mantenimiento de los tejidos, la iniciación de miles de reacciones bioquímicas y la protección del organismo frente a agentes patógenos a través del sistema inmunitario. Desempeñan un papel fundamental en la salud y la enfermedad y son objetivos primordiales de los fármacos.
La fotografía muestra el montaje experimental para la microscopía ESM.
The Biodesign Institute at Arizona State University
Para comprender plenamente las proteínas y sus innumerables funciones, los investigadores han desarrollado medios sofisticados para verlas y estudiarlas mediante una microscopía avanzada, mejorando la detección de la luz, el software de obtención de imágenes y la integración de sistemas de hardware avanzados.
En un nuevo estudio, el autor correspondiente, Shaopeng Wang, y sus colegas de la Universidad Estatal de Arizona describen una nueva técnica que promete revolucionar la obtención de imágenes de proteínas y otras biomoléculas vitales, permitiendo visualizar estas diminutas entidades con una claridad sin precedentes y con medios más sencillos que los métodos existentes.
"El método que presentamos en este estudio utiliza un cubreobjetos normal en lugar de un cubreobjetos recubierto de oro, lo que tiene dos ventajas sobre el método de obtención de imágenes de una sola proteína sin etiqueta que habíamos presentado anteriormente, afirma Wang. Es compatible con la obtención de imágenes por fluorescencia para la validación cruzada in situ, y reduce el efecto de calentamiento inducido por la luz que podría dañar las muestras biológicas". Pengfei Zhang, un destacado investigador postdoctoral de mi grupo, es el director técnico de este proyecto".
Wang ocupa un puesto docente conjunto en el Centro de Biodiseño de Bioelectrónica y Biosensores y la Escuela de Ingeniería de Sistemas Biológicos y Sanitarios. Los resultados de la investigación del grupo aparecen en el número actual de la revista Nature Communications.
El nuevo método, conocido como microscopía de dispersión evanescente (ESM), se basa en una propiedad óptica reconocida por primera vez en la antigüedad, conocida como reflexión interna total. Ésta se produce cuando la luz pasa de un medio de alta refracción (como el vidrio) a un medio de baja refracción (como el agua).
Cuando el ángulo de la luz incidente se aleja de la perpendicular (en relación con la superficie), acaba alcanzando el "ángulo crítico", lo que hace que toda la luz incidente se refleje, en lugar de pasar por el segundo medio. (Para iluminar correctamente las muestras biológicas, se utiliza la luz láser).
La reflexión interna total produce un campo evanescente, que puede excitar células o moléculas como las proteínas en la interfaz vidrio-agua, cuando dichas moléculas se fijan a un cubreobjetos, lo que permite a los investigadores visualizarlas con un detalle sorprendente.
Los métodos anteriores suelen etiquetar las biomoléculas de interés con etiquetas fluorescentes, conocidas como fluoróforos, para visualizarlas mejor. Este proceso puede interferir con las sutiles interacciones que se observan y requiere una engorrosa preparación de la muestra. La técnica ESM es un método de obtención de imágenes sin etiquetas que no requiere un tinte fluorescente ni un recubrimiento de oro para los portaobjetos.
En su lugar, el método aprovecha las sutiles irregularidades de la superficie del cubreobjetos para producir imágenes de gran contraste. Esto se consigue mediante la obtención de imágenes de la interferencia de la luz evanescente dispersada por las muestras de una sola molécula y la textura rugosa del vidrio de cobertura.
El uso de la dispersión de ondas evanescentes permite sondear las muestras, incluidas las proteínas, a muy poca profundidad, normalmente <100 micras. Esto permite a la ESM crear un corte óptico de dimensiones comparables a las de una sección fina de microscopía electrónica.
El nuevo estudio describe el uso de la ESM para detectar cuatro proteínas modelo: albúmina de suero bovino (BSA), inmunoglobulina G de ratón (IgG), inmunoglobulina A humana (IgA) e inmunoglobulina M humana (IgM).
En una serie de experimentos se observaron las interacciones proteína-proteína, incluyendo la rápida unión y disociación de las proteínas individuales. La comprensión de esta cinética de unión es esencial para el diseño de fármacos más seguros y eficaces. Los investigadores también utilizaron la ESM para observar con precisión los cambios de conformación del ADN, lo que demuestra aún más la potencia y versatilidad del nuevo método.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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