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Ad un passo dal filmare le proteine?

Proteina PrP prionica


Nuova tecnica utilizza laser ad elettroni liberi potendo usare cristalli proteici molto più piccoli e veloci da realizzare: per mappare una proteina in tre dimensioni bastano 265 immagini

Un team internazionale di ricercatori ha scoperto un modo più efficace per la visualizzazione delle proteine, qualcosa che potrebbe presto portare alla possibilità di filmare il loro funzionamento a livello molecolare.

Il team proveniente da Germania, Svezia e Stati Uniti si è basato su un lavoro precedente guidato da uno degli autori dello studio, il professor Richard Neutze dell'Università di Göteborg, che fu uno dei primi al mondo a visualizzare le proteine usando impulsi a raggi X molto brevi e ad alta intensità. Quanto meglio gli scienziati riescono a mappare la struttura delle proteine e il loro comportamento nelle cellule, tanto più si possono approssimare alla scoperta della cura per gravi malattie quali cancro e malaria.

Questo nuovo studio, pubblicato nella rivista Nature Methods, verifica questo metodo su un nuovo tipo di proteina, e i risultati fanno ben sperare per gli esperimenti futuri. Il team ha osservato la proteina di membrana in un tipo di batterio che vive lontano dalla luce del sole. Lo studio delle proteine di membrana è importante poiché esse trasportano sostanze attraverso la membrana cellulare e quindi si occupano della comunicazione con l'ambiente che circonda la cellula e con le altre cellule.

L'autrice principale dello studio Linda Johansson dell'Università di Göteborg ha detto: "Noi siamo riusciti a creare un modello dell'aspetto di questa proteina.
Il prossimo passo è quello di fare dei filmati in cui poter osservare le varie funzioni della proteina, ad esempio come essa si sposta durante la fotosintesi. Noi in pratica abbiamo sviluppato un nuovo metodo per creare cristalli proteici incredibilmente piccoli. Noi abbiamo anche mostrato che è possibile utilizzare cristalli molto piccoli per determinare la struttura di una proteina di membrana."

Quando si vogliono visualizzare le proteine ci sono due grandi sfide da affrontare: la prima è quella di creare cristalli proteici delle giuste dimensioni e la seconda è quella di irradiarli in modo tale da non farli disintegrare. Anche se la Svezia possiede una struttura per radiazioni di raggi X generate da sincrotrone presso l'Università di Lund, questo tipo di tecnologia non ha una luce sufficientemente intensa e richiede quindi grandi cristalli proteici la cui produzione dura diversi anni. Per superare questo ostacolo, il professor Neutze ha deciso di provare a visualizzare piccoli campioni di proteine usando laser a elettroni liberi che emettono un'intensa radiazione a raggi X in impulsi estremamente brevi: più brevi del tempo impiegato dalla luce per percorrere una distanza pari allo spessore di un capello. Per fortuna, i colleghi provenienti dalla California che partecipano alla ricerca possono mettere a disposizione una struttura perfetta per questo scopo.

"Produrre piccoli cristalli proteici è più facile e richiede meno tempo, quindi questo metodo è molto più veloce," ha proseguito Linda Johansson. "Noi speriamo che esso diventi lo standard nei prossimi anni. Attualmente sono in costruzione strutture per laser a elettroni liberi a raggi X in Svizzera, Giappone e Germania."

Fondamentale è stata la scoperta che per mappare la proteina sono necessarie molte meno immagini di quanto si credeva in precedenza. Usando un laser a elettroni liberi è possibile produrre circa 60 immagini al secondo, e questo significa che il team aveva a disposizione oltre 365.000 immagini. Tuttavia, per creare un modello tridimensionale della proteina erano sufficienti solo 265 immagini.

Leggi l'articolo scientifico
Johansson, L. C. et al., "Lipidic phase membrane protein serial femtosecond crystallography", Nature Methods, 2012. doi:10.1038/nmeth.186

Fonte: Cordis (14/03/2012)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: proteine, cristalli, raggi x, laser, cristalli proteici
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