Un equipo de científicos ha resucitado y perfeccionado una técnica antigua, logrando vistas de alta resolución de la estructura molecular de las proteínas mediante criomicroscopía electrónica a temperaturas extremadamente bajas. Esta mejora podría abrir nuevas posibilidades para estudiar proteínas complejas, como aquellas presentes en la membrana celular, objetivo principal de muchos desarrollos farmacéuticos.
Hace cuatro décadas, los investigadores intentaron enfriar sus microscopios electrónicos con helio líquido (a 4 kelvins, o -269 °C), esperando que la reducción de los daños por radiación proporcionara imágenes más nítidas que las obtenidas con nitrógeno líquido (a 77 kelvins). Sin embargo, los resultados fueron decepcionantes: las imágenes eran más borrosas. Esta anomalía llevó a la comunidad científica a abandonar el uso del helio. Hoy, gracias a los esfuerzos de un equipo del Reino Unido se ha descubierto la razón: el hielo que rodea a las proteínas se deforma a temperaturas tan bajas, causando distorsiones en las imágenes.
El equipo usó un antiguo microscopio enfriado con helio y reemplazó las proteínas por nanopartículas de oro, altamente sensibles al haz de electrones. Al comparar imágenes tomadas a 77 K y a 13 K, notaron que el hielo se arqueaba hacia arriba en las temperaturas más bajas, desplazando las partículas de oro. Este desplazamiento reveló que la borrosidad no se debía a las proteínas en sí, sino al modo en que la muestra se sostenía dentro del microscopio.
Para resolver esto, los investigadores diseñaron un nuevo soporte para muestras. Sustituyeron el cobre tradicional por oro, que conduce mejor las cargas eléctricas acumuladas, y redujeron el tamaño de los orificios en los que se colocan las muestras de 400 a 100 nanómetros. Estas modificaciones disminuyeron el volumen de hielo y estabilizaron el sistema, permitiendo obtener imágenes más nítidas. Cuando volvieron a introducir proteínas reales con estructuras previamente conocidas, observaron una mejora del 1,5 veces en la resolución de las imágenes tomadas a 13 K frente a las de 77 K.
Este avance no solo permitirá observar más claramente proteínas complejas, sino que también abrirá la posibilidad de estudiar proteínas más pequeñas de lo que actualmente es posible con criomicroscopía. Entre ellas se encuentran las proteínas de membrana, esenciales en la transmisión de señales químicas en las células y muy codiciadas como dianas terapéuticas.
Estas proteínas de membrana son difíciles de estudiar con técnicas como la cristalografía de rayos X, ya que no forman fácilmente los cristales necesarios para ese método. La falta de estructuras conocidas también dificulta el entrenamiento de herramientas de inteligencia artificial para predecir nuevas estructuras proteicas.
Los fabricantes de microscopios ya están trabajando para adaptar sus dispositivos al uso de helio, lo que podría inaugurar una nueva era de imágenes moleculares ultraprecisas, revolucionando tanto la investigación biomédica como el desarrollo de nuevos fármacos.
