martes, 12 de abril de 2011

Primer imagen de virus intactos



En un estudio publicado en la revista Nature, un equipo internacional de científicos describió la manera en que obtuvo las primeras imágenes de virus intactos - una tecnología que podría permitir grabar videos en vivo de moléculas, virus y otros microorganismos. En otro artículo publicado por los mismos científicos, se describe como fueron capaces de utilizar un nuevo enfoque para determinar las estructuras tridimensionales de proteínas. Ambos avances fueron alcanzados empleando el primer láser de rayos X duros de electrones libres del mundo, la Fuente de Luz Coherente Linac (LCLS por sus siglas en inglés), con el cual, los científicos esperan revolucionar el estudio de la vida.

Localizado en las instalaciones del Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC del Departamento de Energía de Estados Unidos y dirigido por la Universidad de Stanford, el sistema láser del LCLS es un billón de veces más brillante que cualquier otra fuente previa de rayos X, con una intensidad suficiente como para cortar con facilidad a través del acero. La duración de cada pulso, es increiblemente pequeña, de solo unas cuantas millonésimas de billonésimas de segundo. No obstante este es un periodo suficientemente largo como para vaporizar los objetos de estudio, lo cual no ocurre hasta después de que las fotos son tomadas.

Científicos de la Universidad Estatal de Arizona, el Laboratorio Nacional Livermore, el SLAC y la Universidad Uppsala de Suencia desarrollaron un equipo especializado para inyectar las muestras en el rayo. Los datos son capturados por medio de una cámara de rayos X ultrasensible, la cual es parte del CAMP, un dispositivo de 9 toneladas y 7 millones de dólares creado por el Max Planck Advanced Study Group de Alemania.

Imágenes de estructuras moleculares de proteínas

En el primer experimento, nanocristales que contenían copias de la proteína Fotosistema I fueron esparcidas a través del rayo láser. Esta proteína se encuentra en las células vegetales, en donde convierte la luz del sol en energía durante la fotosíntesis. Fotosistema I pertenece a la clase de proteínas de membrana, la cuál se encuentra en las membranas celulares y controla el tráfico hacia el interior y el exterior de la célula. Además, sirve como puntos de anclaje para agentes infecciosos y drogas para combatir enfermedades. Hasta la fecha, los científicos conocen la estructura de solo seis de un estimado de 30 000 proteínas de membrana que se encuentran en el cuerpo humano, ya que ha sido difícil convertirlas en cristales lo suficientemente grandes para producir imágenes con la tecnología de rayos X convencional.

Por medio del LCLS, los científicos obtuvieron alrededor de 3 millones de instantáneas de la Fotosistema I en forma de nanocristales desde múltiples ángulos, conforme estos pasaban a través de una serie de pulsos del rayo láser. Diez mil de esas instantáneas fueron combinadas para formar una imagen, que representa una estructura molecular que se acercó con bastante exactitud a la estructura conocida de esa proteína.

El equipo de investigadores planea realizar más pruebas durante este mes, somentiendo más partículas de Fotosintésis I a un haz que es cuatro veces más intenso y mucho más rápido. Con esto se espera que sea posible obtener imágenes de la estructura de la proteína con un detalle de átomo por átomo.

Imágenes de virus

En el segundo experimento, los científicos no utilizaron nanocristales, sino mimivirus esparcidos a través del haz del láser - los mimivirus son los mayores virus conocidos del mundo e infectan amebas. Si bien cientos de estos virus fueron alcanzados por el láser, solo dos de ellos proporcionaron suficientes datos para la reconstrucción de sus imágenes. En estas imagenes, la estructura de veinte lados de la cubierta exterior del virus es visible, al igual que una zona de material más denso en el interior que debe ser el material genético. El mes pasado, los investigadores regresaron al SLAC y utilizaron longitudes de onda que magnificaron el contraste y el detalle de las imágenes, la cuáles están analizando.

Por lo general, los científicos tienen que congelar, cortar o alterar de alguna manera a los virus para obtener imágenes de ellos.

Estos experimento y datos iniciales constituyen apenas los primeros pasos hacia una nueva frontera de investigación y representan el punto a partir del cual el LCLS demuestra nuevas tecnologías que contribuirán enormemente al estudio de biología y otras ciencias a nano escala.

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