Si se quiere cartografiar las partes más pequeñas de una proteína, sólo se tienen unas pocas opciones: Puede obligar a millones de moléculas de proteínas individuales a alinearse en cristales y analizarlas mediante cristalografía de rayos X. O puede congelar copias de la proteína y bombardearlas con electrones, un método de menor resolución llamado criomicrografía electrónica (crio-EM). Ahora, por primera vez, los científicos han mejorado la resolución de la crio-EM hasta el nivel atómico, lo que les ha permitido determinar las posiciones de los átomos individuales en una variedad de proteínas con una resolución que rivaliza con la de la cristalografía de rayos X.

«Esto es simplemente asombroso», dice Melanie Ohi, una experta en crio-EM de la Universidad de Michigan, Ann Arbor. «Ver este nivel de detalle, es simplemente hermoso». Dado que la mayor resolución revela exactamente cómo las complejas máquinas celulares llevan a cabo su trabajo, las mejoras en la crio-EM deberían aportar innumerables conocimientos nuevos sobre la biología.

Para mapear las estructuras de las proteínas, los científicos han estado utilizando la cristalografía de rayos X desde finales de la década de 1950. Bombardeando las proteínas cristalizadas con rayos X y analizando la forma en que los rayos X rebotan, los científicos pueden averiguar la composición y la forma probable de una proteína. Décadas de mejoras en los haces de rayos X, los detectores y la potencia de los ordenadores han hecho que este método sea rápido y preciso. Pero el método no funciona bien cuando las proteínas son excepcionalmente grandes, funcionan en complejos como el ribosoma, o no pueden ser cristalizadas, como es el caso de muchas proteínas que se encuentran en las membranas celulares.

En cambio, los investigadores que utilizan la crioelectrónica disparan electrones a copias de proteínas congeladas que no necesitan estar cristalizadas; los detectores registran las desviaciones de los electrones y un sofisticado software une las imágenes para averiguar la composición y la forma de las proteínas. Los investigadores japoneses ya habían demostrado que podían reducir la resolución a 1,54 angstroms -sin llegar a distinguir los átomos individuales- en una proteína intestinal llamada apoferritina, que une y almacena hierro. Ahora, con la ayuda de mejoras en la tecnología de los haces de electrones, los detectores y el software, dos grupos de investigadores -del Reino Unido y Alemania- han reducido la resolución a 1,25 angstroms o más, lo suficientemente nítida como para calcular la posición de los átomos individuales, según informan hoy en Nature.

La resolución mejorada podría acelerar el cambio a la crio-EM que ya está en marcha entre los biólogos estructurales. Por ahora, la técnica sólo funciona con proteínas que son inusualmente rígidas. A continuación, los investigadores se esforzarán por lograr una resolución similar con complejos proteicos menos rígidos y de gran tamaño, como el espliceosoma, un gran complejo de proteínas y moléculas de ARN que recorta los «intrones» del ARN destinado a convertirse en proteínas.