Cada proceso que sustenta la vida se lleva a cabo mediante proteínas, pero entender cómo estas moléculas complejas hacen su trabajo depende de aprender la disposición de sus átomos y cómo cambia esta estructura a medida que reaccionan. No hay un método de imagen para observar el movimiento molecularen tal detalle y velocidad había estado disponible, hasta ahora.
Un equipo de bioquímicos y físicos, dirigido por la Universidad de Wisconsin-Milwaukee y el Imperial College de Londres, ha documentado por primera vez los procesos fundamentales de una reacción química que se desarrolla en tiempo real. Capturaron imágenes - 25 billones por segundo -- de una pequeña proteína cristalizada que reaccionó a la luz.
Esto les permitió construir una imagen de lo que estaba haciendo la proteína cada pocos femtosegundos, cuadrillonésimos de segundo. Los resultados se publican en la revista ciencia .
Anteriormente, los científicos se habían basado en un método llamado cristalografía de rayos X, que solo podía tomar una imagen estática de una proteína. Ahora, han podido construir una serie de instantáneas cristalográficas en una película molecular en escalas de tiempo extremadamente cortas.
El coautor del estudio, el Dr. Jasper van Thor, del Departamento de Ciencias de la Vida de Imperial, dijo: "Por lo general, solo podemos obtener una imagen de la estructura después de la reacción e inferir lo que sucedió. Esta es la primera vez que hemos podido obtener imágenes de las estructuras de cristalen escalas de tiempo donde las proteínas aún están experimentando la reacción.
"Lo que sucede durante estas escalas de tiempo determina el resultado de la reacción, por lo que saber exactamente lo que está sucediendo es vital. Anteriormente nuestra información e imágenes de cómo funcionan las reacciones se han basado en la teoría y la espectroscopía. Ahora podemos verlo en realidad."
El equipo estudió una molécula de colorante amarillo en el centro de una proteína sensible a la luz que sufre un cambio de forma a medida que interactúa con un fotón, una partícula de luz. El proceso biológico básico que observaron es similar a cómo responde la retina del ojo humanoa la luz.
Utilizando el láser de electrones libre de rayos X de fuente de luz coherente Linac en California, el equipo disparó pulsos intensamente brillantes a la proteína, capturando imágenes cada pocos femtosegundos a medida que avanzaba la reacción de fotones. Fundamentalmente, el resultado fue posible mediante una cuidadosa adaptación de lo visiblepulso de luz, que es necesario con pulsos muy brillantes y muy breves.
El Dr. van Thor dijo: "Estamos trabajando en regímenes interesantes que son nuevos en la cristalografía, donde las propiedades del pulso visible son las más importantes"
A continuación, los investigadores trabajarán para obtener detalles de femtosegundos para controlar activamente la dinámica. Esto podría permitir a los científicos intervenir en el proceso de las funciones de las proteínas mediante el uso de la luz.
Ahora que se ha demostrado que la técnica funciona, el equipo espera que comience a aplicarse en la biología molecular para desentrañar los mecanismos de todas las reacciones cruciales de las proteínas para la vida.
"Esto nos acerca mucho más a la comprensión de la química necesaria para toda la vida", dijo Marius Schmidt, profesor de física en UW-Milwaukee y coautor del artículo. "Descubriendo el proceso paso a paso de cómo funcionan las proteínas esnecesario no solo para informar el tratamiento de la enfermedad, sino también para arrojar luz sobre las grandes cuestiones de la biología ".
El Dr. van Thor de Imperial está investigando las áreas donde esta tecnología podría conducir a nuevos avances, y está ayudando a desarrollar un caso para construir una instalación de instrumentos similar en el Reino Unido.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Original escrito por Hayley Dunning. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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