Se quiser mapear as partes mais pequenas de uma proteína, tem apenas algumas opções: Você pode coaxar milhões de moléculas individuais de proteína para alinhar em cristais e analisá-las usando cristalografia de raios X. Ou você pode congelar cópias da proteína e bombardeá-las com elétrons, um método de menor resolução chamado microscopia crio-eletrônica (crio-EM). Agora, pela primeira vez, os cientistas afiaram a resolução do cryo-EM ao nível atómico, permitindo-lhes identificar as posições dos átomos individuais numa variedade de proteínas com uma resolução que rivaliza com a da cristalografia de raios X.

“Isto é simplesmente incrível”, diz Melanie Ohi, uma perita em cryo-EM da Universidade de Michigan, Ann Arbor. “Para ver este nível de detalhe, é simplesmente lindo.” Como a resolução aumentada revela exatamente como máquinas celulares complexas realizam seus trabalhos, as melhorias no crio-EM devem render incontáveis novos insights sobre biologia.

Para mapear estruturas protéicas, os cientistas têm usado cristalografia de raios X desde o final dos anos 50. Ao bombardear proteínas cristalizadas com raios-x e analisar a forma como os raios-x fazem ricochete, os cientistas podem trabalhar a provável composição e forma de uma proteína. Décadas de melhorias nos feixes de raios X, detectores e energia dos computadores tornaram a abordagem rápida e precisa. Mas a abordagem não funciona bem quando as proteínas são excepcionalmente grandes, funcionam em complexos como o ribossomo, ou não podem ser cristalizadas, como é o caso de muitas proteínas que se encontram nas membranas celulares.

Em contraste, pesquisadores usando elétrons de fogo cryo-EM em cópias de proteínas congeladas que não precisam ser cristalizadas; detectores registram as deflexões dos elétrons, e softwares sofisticados costuram as imagens para trabalhar a maquiagem e a forma das proteínas. Pesquisadores no Japão haviam mostrado anteriormente que podiam reduzir a resolução para 1,54 angstroms – não chegando ao ponto de distinguir átomos individuais – em uma proteína intestinal chamada apoferritina, que liga e armazena ferro. Agora, com a ajuda de melhorias na tecnologia de feixe de elétrons, detectores e software, dois grupos de pesquisadores – do Reino Unido e da Alemanha – reduziram a resolução para 1,25 angstroms ou melhor, afiados o suficiente para trabalhar a posição dos átomos individuais, eles relatam hoje em Nature.

A resolução melhorada poderia acelerar uma mudança para crio-EM já em andamento entre os biólogos estruturais. Por enquanto, a técnica só funciona com proteínas que são invulgarmente rígidas. Em seguida, os pesquisadores se esforçarão para conseguir uma resolução semelhante com complexos proteicos menos rígidos e grandes, como o spliceosome, um grande complexo de proteínas e moléculas de RNA que corta “introns” do RNA destinado a ser convertido em proteínas.