Im¨¢genes cristalogr¨¢ficas en sincrotrones

En otros tiempos, los cient¨ªficos se contentaban con poder fotografiar las mol¨¦culas. Ahora quieren hacer pel¨ªculas de las mol¨¦culas en acci¨®n. Para que funcione la pel¨ªcula molecular, el tiempo de exposici¨®n tiene que ser corto: de otra forma, el movimiento se reduce a una mancha. En las pel¨ªculas, una velocidad de 24 im¨¢genes por segundo es suficientemente r¨¢pida para producir una imagen bastante clara en cada fotograma. Pero mol¨¦culas como las prote¨ªnas se mueven mucho m¨¢s r¨¢pido.

Las prote¨ªnas normalmente desempe?an sus tareas en el rango de las millon¨¦simas, incluso milmillon¨¦simas de segundo (unos cuantos milisegundos o nanosegundos). Hacer una 'c¨¢mara para mol¨¦culas' con una velocidad de obturaci¨®n mucho m¨¢s r¨¢pida que esta constituye un reto tecnol¨®gico tremendo.

Es mucho m¨¢s dif¨ªcil porque las prote¨ªnas se fotograf¨ªan con rayos X, no con luz visible. La longitud de onda de la luz visible es demasiado grande para lo peque?as que son las prote¨ªnas. Es preciso utilizar radiaci¨®n de menor longitud de onda, como los rayos X. Al contrario que en la fotograf¨ªa normal, una imagen de rayos X de una mol¨¦cula de prote¨ªna no muestra su aspecto real.

Difracci¨®n

Los rayos X rebotan en la estructura cristalina regular de las prote¨ªnas. Los rayos reflejados interfieren unos con otros para producir una serie de manchas o anillos: un patr¨®n de difracci¨®n. Mediante el an¨¢lisis matem¨¢tico de las posiciones y de la luminosidad de estas manchas, los cient¨ªficos pueden inferir el aspecto de las prote¨ªnas. Esta t¨¦cnica se conoce como cristalograf¨ªa por rayos X y permiti¨® en los a?os 50 descubrir la estructura de doble h¨¦lice del ADN.

Observando los movimientos de las prote¨ªnas -viendo c¨®mo cambian de forma mientras realizan la tarea qu¨ªmica que tienen asignada- los cient¨ªficos pueden discernir c¨®mo funcionan. Esto podr¨ªa, por ejemplo, indicar nuevas formas de obstruir las prote¨ªnas da?inas, como las pertenecientes a bacterias pat¨®genas. Podr¨ªa ayudar tambi¨¦n a comprender en qu¨¦ fallan nuestras propias prote¨ªnas.

Esta t¨¦cnica necesita impulsos de rayos X muy cortos y haces de rayos X muy brillantes. Los cient¨ªficos est¨¢n aprovechando la radiaci¨®n sincrotr¨®n, la producida en los llamados sincrotones de ¨²ltima generaci¨®n, como el ESRF en Grenoble. Estas instalaciones han revolucionado la cristalograf¨ªa por rayos X, especialmente para las prote¨ªnas.