In un laboratorio della Michigan State University, gli scienziati hanno adottato un approccio fai-da-te per costruire un microscopio crioelettronico adattato che ha permesso loro di mappare un virus Samba gigante, uno dei virus più grandi del mondo.

"Se il virus del raffreddore comune viene ridimensionato alle dimensioni di una scala, poi il gigantesco virus Samba è più grande del Washington Monument, "ha detto Kristin Parent, assistente professore di biochimica e biologia molecolare e coautore del paper apparso sulla copertina della rivista Viruses. "Cryo-EM ci ha permesso di mappare la struttura di questo virus e osservare le proteine ​​che usa per entrare, o attaccare, cellule."

Sembra controintuitivo che gli organismi più grandi siano più difficili da vedere, ma lo sono quando si usa la microscopia crioelettronica. Questo perché questi microscopi di solito sono usati per guardare campioni sottili e non possono decifrare organismi più grandi per rivelare i loro meccanismi biologici. Per campioni spessi, gli scienziati vedono solo macchie grigio scuro o nere invece di vedere la struttura molecolare.

Cryo-EM ha permesso al team di Parent di visualizzare il gigantesco virus Samba e comprendere le strutture che gli consentono di entrare in un'ameba. Una volta dentro, Samba apre uno dei suoi strati di capside e rilascia il suo nucleocapside, che trasporta il carico genetico che scatena un'infezione. Sebbene non sia noto che Samba causi malattie negli esseri umani, suo cugino, il mimivirus, può essere un colpevole per aver causato alcuni disturbi respiratori negli esseri umani.

"Se raccogli una manciata d'acqua dal lago Michigan, stai letteralmente trattenendo più virus di quante persone ci siano sul pianeta, " ha detto Genitore, che ha pubblicato il documento con Jason Schrad ed Eric Young, Studenti laureati in biochimica e biologia molecolare MSU. "Anche se gli scienziati non possono studiare tutti i virus sulla Terra, le intuizioni che raccogliamo da virus come il gigante Samba possono aiutarci a comprendere i meccanismi di altri virus della sua famiglia, come prosperano e come possiamo attaccarli."

Man mano che i batteri diventano più resistenti agli antibiotici, la ricerca di nuovi modi per combattere le malattie continuerà a crescere in importanza. Il laboratorio dei genitori studia anche come i virus che infettano i batteri entrano nelle cellule usando questo metodo, che potrebbe potenzialmente portare a nuovi trattamenti antibatterici. Eppure il miglior microscopio crio-EM al mondo costa più di 5 milioni di dollari. Limitato dai fondi ma non guidato, Parent è stato in grado di aggiornare un microscopio esistente presso la MSU per eseguire crio-EM, uno che è il sogno di ogni armeggiatore.

Questo tradizionale microscopio elettronico a trasmissione è stato dotato di un criostadio, che mantiene i virus congelati nell'azoto liquido mentre vengono studiati. Parent e il suo team hanno quindi aggiunto un rivelatore Direct Electron DE-20, una fotocamera potente:il pezzo forte del potente microscopio.

Il genitore non ha inventato la crio-EM, ma stabilirlo nel campus serve come una valida prova di concetto per MSU, aprendo la porta a molti partenariati interdisciplinari. Questa microscopia all'avanguardia ha applicazioni in molti campi, da quelli che si rivolgono a una singola proteina ad altri che studiano intere cellule. Praticamente chiunque studi macchine molecolari complesse può far progredire il proprio lavoro con questo strumento, Genitore aggiunto.

Parent ha vinto un AAAS Marion Milligan Mason Award per le donne nelle scienze chimiche. Questo premio, il suo articolo su Viruses ed essendo il coautore che ha eseguito il lavoro sulla crio-EM in un recente articolo di Nature Communications, pone le basi per avere un giorno un microscopio crio-EM più avanzato ospitato presso la MSU per essere in grado di eseguire studi strutturali ad alta risoluzione.

"Abbiamo fatto molto con le nostre risorse limitate, ma siamo pronti a fare di più, Parent ha detto. "Penso che MSU potrebbe fungere da centro crio-EM e aumentare la prevalenza di questa tecnologia nel Midwest e oltre".

Come un esempio, scienziati dell'Universidade Federal de Minas Gerais (Brasile) e dell'Universidade Federal do Rio de Janeiro (Brasile) hanno contribuito a questo studio e hanno beneficiato della tecnologia che MSU ha da offrire.