Cristalografía con resolución temporal para las masas
"El Spitrobot acelerará enormemente la investigación de los mecanismos enzimáticos"
Científicos de cuatro institutos de investigación de la Ciudad de la Ciencia de Hamburgo Bahrenfeld han unido sus fuerzas para desarrollar un innovador sistema experimental. Su nuevo Spitrobot simplifica enormemente la observación de los cambios que se producen en las proteínas a medida que desempeñan sus funciones. Esto hace que la cristalografía con resolución temporal sea accesible para grupos de investigación no especializados, ya que ahora las muestras pueden prepararse en laboratorios estándar y procesarse mediante métodos automatizados de alto rendimiento establecidos en otros lugares. El dispositivo acelerará la investigación fundamental en salud y enfermedad. El equipo ha presentado el concepto del Spitrobot en Nature Communications.
El Spitrobot
Lea von Soosten, UKE
De izquierda a derecha: Friedjof Tellkamp (MPSD), Pedram Mehrabi (UHH) y Eike C. Schulz (UKE).
Jörg Harms, MPSD
Para desarrollar futuros fármacos y diseñar nuevas aplicaciones biotecnológicas, es fundamental que los científicos comprendan los cambios que se producen en las proteínas mientras éstos tienen lugar. En la actualidad, es posible abordar el principio y el final de la reacción, pero suelen faltar los numerosos pasos intermedios. La forma más sencilla de visualizar estos diferentes pasos es tomar "instantáneas" de la proteína a lo largo de la reacción. Muchas de estas instantáneas juntas producen una "película stop-motion" en 3D, que muestra los cambios en la estructura de la proteína a lo largo del tiempo desde todos los ángulos.
Hasta ahora, estos experimentos requerían el acceso directo a aceleradores de partículas (sincrotrones y XFEL) y complejos montajes experimentales, fuera del alcance de muchos científicos. Por eso, investigadores de la Universidad de Hamburgo (UHH), el Instituto Max Planck de Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD), el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) y el Centro Médico Universitario Hamburg Eppendorf (UKE) (todos ellos en Hamburgo) han ideado una alternativa diferente y mucho más accesible: el Spitrobot.
El Spitrobot simplifica drásticamente todo el proceso de preparación de muestras, desde la fijación inicial de los cristales de proteínas y el arranque de la reacción hasta la criotrampeo preciso de las proteínas en las distintas fases de su transformación. Las reacciones se inician simplemente "escupiendo" la solución de sustrato sobre la diana, una tecnología desarrollada previamente por el equipo. Mediante la vitrificación de las muestras (es decir, enfriándolas hasta un estado similar al vidrio), el Spitrobot desacopla la preparación de las muestras de la recogida de datos. El uso de estándares industriales garantiza un envío cómodo de las muestras y su compatibilidad con las rutinas de alto rendimiento habituales en sincrotrones y otras instalaciones. Así, el experimento puede llevarse a cabo en laboratorios estándar sin acceso inmediato a fuentes de luz, una gran ventaja para la mayoría de los investigadores en biología estructural.
Pedram Mehrabi (Universidad de Hamburgo), jefe del grupo de investigación Emmy Noether y primer autor del artículo publicado en Nature Communications, afirma: "El Spitrobot acelerará enormemente la investigación de los mecanismos enzimáticos. Permitirá a grupos no especializados llevar a cabo experimentos que antes sólo podían realizar expertos. Esto debería conducir a una aplicación mucho más amplia de un experimento realmente difícil".
El Spitrobot tiene sus orígenes tecnológicos en el MPSD, donde Mehrabi y el último autor, Eike C. Schulz, trabajaron junto con la Unidad de Apoyo Científico del Instituto, dirigida por Friedjof Tellkamp. Schulz y Mehrabi continuaron su labor en el UKE y la UHH respectivamente para poner a punto el dispositivo y demostrar su aplicabilidad a problemas biotecnológicos y relacionados con enfermedades. A ellos se unieron colegas del EMBL de Hamburgo, que demostraron que pueden observarse cambios en la proteína durante las reacciones catalíticas.
"Ideamos el Spitrobot pensando en el típico laboratorio de biología estructural. Por eso buscamos una solución versátil, robusta y sencilla que permitiera a los usuarios trabajar con cristales grandes y pequeños por igual y que combinara la forma más simple de iniciar una reacción con la capacidad de cubrir las escalas temporales de la mayoría de las enzimas. Esto permitirá a muchos más grupos de investigación abordar un espectro más amplio de cuestiones, que van desde la biotecnología a la investigación de la salud y las enfermedades", afirma Schulz, que ahora dirige su propio grupo de investigación junior en investigación de infecciones en la UKE, financiado por el Ministerio alemán de Educación e Investigación.
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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