Mejora la visualizaci¨®n de las m¨¢quinas moleculares

Muchas tareas de las c¨¦lulas vivas son realizadas por estructuras macromoleculares, cuya naturaleza flexible les permite adoptar distintas conformaciones, o versiones, necesarias para realizar sus funciones, como descifrar el material gen¨¦tico y la defensa contra infecciones bacterianas o virales. Los cient¨ªficos utilizan la criomicroscopia para visualizar mol¨¦culas grandes y din¨¢micas, como los ribosomas. Sin embargo, esta t¨¦cnica de visualizaci¨®n produce un ruido de fondo, muy superior a la imagen de la nanomol¨¦cula, que es complicado combatir. Jos¨¦ Mar¨ªa Carazo y Sjors H. W. Scheres, entre otros investigadores del Centro Nacional de Biotecnolog¨ªa (en Madrid), han desarrollado, junto con cient¨ªficos estadounidenses, un nuevo m¨¦todo que permite procesar este tipo de im¨¢genes para obtener la estructura tridimensional de nanom¨¢quinas moleculares a alta resoluci¨®n (entre uno y dos nan¨®metros). Este m¨¦todo matem¨¢tico, que se ha probado con el ribosoma y con una prote¨ªna del virus de los simios 40 (SV40), se ha publicado en la revista Nature Methods.

Este trabajo se ha centrado en el estudio de las nanom¨¢quinas macromoleculares de las c¨¦lulas, para que "sin saber en principio si s¨®lo tienen una versi¨®n o no, seamos capaces de obtener estructuras tridimensionales de las distintas versiones, porque, si no, nunca podremos empezar a entender c¨®mo funcionan". Las distintas versiones son dif¨ªciles de separar bioqu¨ªmicamente porque es la misma entidad qu¨ªmica.

Ventanillas subidas

Carazo lo compara con el estudio de un autom¨®vil, "otra m¨¢quina compleja". Al estudiar estad¨ªsticamente miles de im¨¢genes de un coche, unas veces aparecer¨¢ con la ventanilla del conductor bajada, otras veces subida. "Todas esas im¨¢genes son muy similares pero tienen un grado de diferencia peque?o (la ventanilla), que es clave para entender que existen ventanillas y c¨®mo funcionan", explica.

Lo que el m¨¦todo hace es evaluar centenares de miles de im¨¢genes sin resolver y separar las im¨¢genes que, siguiendo la analog¨ªa, proceden de un coche con las ventanillas bajadas de las del veh¨ªculo con las ventanillas subidas. Tras un exhaustivo trabajo matem¨¢tico previo de casi dos a?os para desarrollar los algoritmos en colaboraci¨®n con dos grandes matem¨¢ticos estadounidenses, la resoluci¨®n de los casos reales se ha hecho durante medio a?o en el supercomputador MareNostrum, en Barcelona, ya que cada reconstrucci¨®n ha necesitado 10.000 horas de c¨¢lculos. "El m¨¦todo da por primera vez la capacidad de analizar mezclas de conformaciones y, por tanto, entender la din¨¢mica de las nanom¨¢quinas", afirma Carazo.