Microscopia crioelettronica: differenze tra le versioni

Versione delle 03:50, 3 mag 2019

Versione attuale delle 04:15, 16 mar 2025

(3 versioni intermedie di 3 utenti non mostrate)

Riga 1:

[[File:Cryoem groel.jpg|thumb|La proteina [[GroEL]] sospesa in [[ghiaccio amorfo]], osservata a un [[ingrandimento]] di 50.000x]]

[[File:Structure-of-Alcohol-Oxidase-from-Pichia-pastoris-by-Cryo-Electron-Microscopy-pone.0159476.s006.ogv|thumb|Struttura di [[alcol ossidasi]] da ''[[Pichia pastoris]]'' ottenuta mediante microscopia crioelettronica]]

La '''microscopia crioelettronica''', è un tipo di [[Microscopio elettronico a trasmissione|microscopia elettronica a trasmissione]] in cui il campione viene studiato a temperature [[Criogenia|criogeniche]] (generalmente alle temperature dell'[[azoto liquido]]).

L'utilità della microscopia crioelettronica deriva dal fatto che consente l'osservazione di campioni non colorati o [[Fissazione (istologia)|fissati]] in alcun modo, mostrandoli nel loro ambiente nativo, questo in contrasto con la [[cristallografia a raggi X]], che richiede la [[cristallizzazione]] del campione, che può essere difficile nel caso di macromolecole, e la collocazione dello stesso in ambienti non fisiologici, che possono occasionalmente portare a cambiamenti conformazionali delle molecole. Si tratta pertanto di una tecnica particolarmente utile in [[biologia strutturale]] dove è fondamentale poter osservare le [[Macromolecola|macromolecole]] biologiche nella loro conformazione nativa.

La [[Risoluzione angolare|risoluzione]] delle immagini ottenute tramite microscopia crioelettronica è in costante aumento e nel 2014 sono state ottenute alcune strutture a risoluzione quasi atomica,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Robert|cognome=Service|data=7 maggio 2015|titolo=Electron microscopes close to imaging individual atoms|rivista=Science|lingua=en|accesso=4 ottobre 2017|doi=10.1126/science.aac4567|url=http://news.sciencemag.org/biology/2015/05/electron-microscopes-close-imaging-individual-atoms}}</ref> incluse quelle di [[Virus (biologia)|virus]], [[Ribosoma|ribosomi]], [[Mitocondrio|mitocondri]], [[Canale ionico|canali ionici]] e complessi enzimatici di minimo 170 k[[Unità di massa atomica|Da]] a una risoluzione di 4,5 [[Ångström|Å]].<ref name="Kuehlbrandt2014">{{cita pubblicazione | titolo = Cryo-EM enters a new era | rivista = eLife | volume = 3 | anno = 2014 | doi = 10.7554/eLife.03678 | nome = Werner | cognome = Kuehlbrandt | accesso = 4 ottobre 2017 }}</ref> Nel 2015 Bridget Carragher e collaboratori sono riusciti a ottenere una struttura con una risoluzione inferiore ai 3 Å, elevando così la microscopia crioelettronica a strumento comparabile e potenzialmente superiore alle tradizionali tecniche di cristallografia a raggi X.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Cosma|cognome=Dellisanti|titolo=A barrier-breaking resolution|rivista=Nature Structural & Molecular Biology|volume=22|numero=5|pp=361–361361-361|doi=10.1038/nsmb.3025|url=https://www.nature.com/doifinder/10.1038/nsmb.3025}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Melody G.|cognome=Campbell|data=11 marzo 2015|titolo=2.8 Å resolution reconstruction of the Thermoplasma acidophilum 20S proteasome using cryo-electron microscopy|rivista=eLife|volume=4|pp=e06380|lingua=en|accesso=4 ottobre 2017|doi=10.7554/elife.06380|url=https://elifesciences.org/articles/06380|nome2=David|cognome2=Veesler|nome3=Anchi|cognome3=Cheng}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Ewen|cognome=Callaway|data=10 settembre 2015|titolo=The revolution will not be crystallized: a new method sweeps through structural biology|rivista=Nature|volume=525|numero=7568|pp=172–174172-174|lingua=en|accesso=8 ottobre 2017|doi=10.1038/525172a|url=https://www.nature.com/doifinder/10.1038/525172a}}</ref> Nel giugno dello stesso anno una struttura di una [[beta-galattosidasi]] batterica è stata resa nota con una risoluzione di 2.2 Å.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Alberto|cognome=Bartesaghi|data=5 giugno 2015|titolo=2.2 Å resolution cryo-EM structure of β-galactosidase in complex with a cell-permeant inhibitor|rivista=Science|volume=348|numero=6239|pp=1147–11511147-1151|lingua=en|accesso=4 ottobre 2017|doi=10.1126/science.aab1576|url=http://science.sciencemag.org/content/348/6239/1147|nome2=Alan|cognome2=Merk|nome3=Soojay|cognome3=Banerjee}}</ref>

Un tipo di microscopia crioelettronica è la [[tomografia crioelettronica]], che permette di realizzare una ricostruzione tridimensionale di un campione da immagini bidimensionali ottenute a varie angolazioni.

Riga 11:

[[Richard Henderson]] ha tracciato il cammino verso la cryo-EM nel 1975, quando utilizzò la microscopia elettronica per determinare un modello tridimensionale di [[batteriorodopsina]] sovrapponendo più immagini ottenute con deboli raggi di elettroni. Questo studio mostrò che la microscopia elettronica avrebbe potuto fornire immagini dettagliate quanto quelle della cristallografia a raggi-X, che era la tecnica a massima risoluzione, al tempo. In quel decennio, [[Joachim Frank]], allora al New York State Dept. of Health, sviluppò la tecnologia di image-processing per convertire la convenzionale microscopia elettronica 2D in una tecnica utile ad ottenere strutture 3D. Henderson ha anche contribuito al progresso delle tecniche di image processing. Nei primi anni Ottanta, [[Jacques Dubochet]] concepì delle metodiche per congelare rapidamente dei campioni biomolecolari così da proteggerli dai danni elettronici e comunque lasciarli idratati, anche nel vuoto, mantenendo la loro forma nativa. Dal 1990, la tecnologia migliorò a tal punto che Henderson riuscì ad ottenere la prima struttura cryo-EM ad alta risoluzione. Il suo target, la [[batteriorodopsina]], ha una struttura molto ordinata e questo ha facilitato l’ottenimento di un risultato ad alta risoluzione; sarebbe stato chiaramente più complesso con altre biomolecole.<ref>{{Cita web|url=https://cen.acs.org/articles/95/web/2017/10/Cryo-electron-microscopy-innovators-win-2017-Nobel-Prize-in-Chemistry.html|titolo=Cryo-electron microscopy innovators win 2017 Nobel Prize in Chemistry {{!}} Chemical & Engineering News|autore=Stu Borman|sito=cen.acs.org|accesso=4 ottobre 2017}}</ref>

Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson hanno ottenuto il [[Vincitori del premio Nobel per la chimica|premio Nobel 2017 per la chimica]] “per aver sviluppato la microscopia crioelettronica per determinare in alta definizione le strutture delle biomolecole in soluzione”.<ref>{{Cita web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2017/press.html|titolo=The 2017 Nobel Prize in Chemistry - Press Release|sito=www.nobelprize.org|accesso=4 ottobre 2017}}</ref>

== Note ==

Riga 27:

{{Portale|chimica|fisica|biologia}}

[[Categoria:MicroscopiMicroscopia]]