Nobel Prize of Chemistry 2017
Jacques Dubochet (Laussane Univ.), Joachim Frank (Columbia Univ.), Richard Henderson (Cambridge, Inglaterra)
El Premio Nobel de Química 2017 ha sido otorgado a Jacques Dubochet de la Universidad de Lausana, Joachim Frank de la Universidad de Columbia, y Richard Henderson del Laboratorio de Biología Molecular de MRC en Cambridge, Inglaterra. Obtuvieron el premio "por desarrollar microscopía crioelectrónica para la determinación de la estructura de alta resolución de biomoléculas en solución".
En la microscopía crioelectrónica (cryo-EM), un haz de electrones se envía a través de una muestra biomolecular que se ha congelado, por lo general con etano líquido. El material desvía los electrones de una manera que permite a los investigadores determinar la estructura de la biomolécula. Los haces de electrones dañan físicamente las biomoléculas, pero al congelarlas, la parte "cryo" de cryo-EM, las protege del daño electrónico y evita que se deshidraten en la cámara de vacío del microscopio electrónico.
Las estructuras obtenidas mediante cryo-EM y técnicas relacionadas son de fundamental importancia para comprender la química de la vida, y pueden ayudar a los científicos a desarrollar fármacos al dilucidar la forma en que los agentes bioactivos interactúan con las biomoléculas.
Tradicionalmente, los científicos recurrieron a la cristalografía de rayos X y a la espectroscopía de resonancia magnética nuclear para obtener estructuras biomoleculares. El progreso en cryo-EM, sin embargo, eventualmente permitió que la técnica manejara algunas estructuras que la cristalografía y la RMN no pueden. Por ejemplo, elimina la necesidad de cristalizar biomoléculas, que se requiere en la cristalografía y puede ser extremadamente difícil de lograr en algunos casos.
Cryo-EM también puede visualizar estructuras más grandes que la RMN o la cristalografía: la especialista en Cryo-EM Sarah Butcher de la Universidad de Helsinki estima que la técnica puede analizar estructuras 100 veces más grandes, incluidos virus completos e incluso células congeladas.
Henderson sentó las bases para cryo-EM en 1975, cuando usó microscopía electrónica para determinar un modelo tridimensional de bacteriorrodopsina promediando múltiples imágenes obtenidas con haces de electrones débiles. Ese estudio demostró que la microscopía electrónica podía obtener imágenes tan detalladas como las determinadas por la cristalografía, que era una técnica inherentemente de mayor resolución en ese momento. Durante la próxima década, Frank, en el Departamento de Salud del Estado de Nueva York, Wadsworth Center, desarrolló una tecnología de procesamiento de imágenes para convertir imágenes convencionales de microscopía electrónica bidimensional en estructuras tridimensionales. Henderson también ayudó a avanzar en las técnicas de procesamiento de imágenes.
A principios de la década de 1980, Dubochet ideó métodos para congelar rápidamente muestras biomoleculares para protegerlas del daño electrónico y la deshidratación, manteniendo sus formas moleculares nativas. En 1990, Henderson pudo obtener la primera estructura cryo-EM de resolución atómica, de bacteriorrodopsina, que tiene una estructura bien ordenada que hace que la alta resolución sea más fácil de lograr de lo que hubiera sido el caso con muchas otras biomoléculas.
En la última década, los avances en la tecnología de detección de electrones, particularmente el desarrollo de detectores de electrones directos, han mejorado enormemente las capacidades de resolución de cryo-EM.
