Le proteine sono letteralmente i motori e gli agitatori del mondo intracellulare. Se DNA è il regista, allora sono gli attori. E si può imparare molto sulla funzione cellulare – e sulla disfunzione – osservando le proteine in movimento.
Fino ad ora, gli scienziati sono stati in grado di vedere questo processo solo indirettamente. Ora i ricercatori della Vanderbilt University di Nashville, Ten., hanno messo a punto una nuova tecnica promettente che utilizza un microscopio elettronico a trasmissione a scansione (STEM) per visualizzare le proteine etichettate con nanoparticelle d'oro nel loro insieme, cellule intatte.
Determinare le posizioni delle proteine in una cellula intatta potrebbe aiutare i ricercatori a studiare i processi del cancro, oltre a capire come i virus si infrangono nelle cellule sane e le dirottano, afferma Niels de Jonge, assistente professore di fisiologia e biofisica della Vanderbilt University, che presenterà i risultati della sua squadra all'AVS Symposium di Nashville, Ten., tenutasi dal 30 ottobre al 4 novembre. I benefici della nuova tecnica potrebbero estendersi oltre la biologia alle scienze dell'energia e dei materiali, pure, suggerisce de Jonge, fornendo ai ricercatori strumenti che potrebbero aiutarli a progettare batterie per auto migliori, Per esempio.
I moderni metodi di studio delle interazioni proteiche hanno dei limiti. I microscopi ottici possono catturare ampie vedute di interi, cellule vive; ma sebbene le tecniche all'avanguardia consentano a questi microscopi di raggiungere una risoluzione di soli 50 nanometri, i dispositivi non sono abbastanza sensibili per ingrandire per un primo piano su singole proteine, che sono solo pochi nanometri di diametro. I microscopi elettronici a trasmissione (TEM) possono risolvere le posizioni delle singole proteine, ma a scapito dell'intero quadro:la cella deve essere congelata, tagliato a pezzi, e posto nel vuoto per essere ripreso.
Per rilevare le proteine in un insieme, cellula non danneggiata, gli scienziati di Vanderbilt hanno sfruttato una tecnica di analisi STEM chiamata imaging in campo scuro anulare (ADF), che comporta la raccolta di elettroni da un anello attorno alla sonda a fascio di elettroni dello STEM. I rilevatori ADF sono sensibili agli elementi pesanti come l'oro, guida, e platino, e molto meno sensibile a materiali come acqua e carbonio, i componenti principali di una cellula. Etichettando le proteine con nanoparticelle d'oro, i ricercatori hanno fatto risaltare le proteine in forte rilievo dall'ambiente cellulare altrimenti privo di segnale. Sebbene non sia più vivo, le cellule sono conservate in uno stato il più naturale possibile, circondato da liquido che è racchiuso all'interno di un dispositivo a microchip in grado di resistere al vuoto dello STEM. Ad oggi, il team ha raggiunto una risoluzione di circa 4 nanometri, dieci volte migliore dei migliori microscopi ottici.
De Jonge pensa che il nuovo metodo sarebbe un potente strumento per gli scienziati se usato in combinazione con la microscopia ottica. "Alla fine, se funziona, è così facile, " dice. "Aggiungi etichette fluorescenti alle proteine. Si osserva un processo in corso [usando un microscopio ottico] senza uccidere immediatamente la cellula. Poi dopo un po' di tempo, si scatta una foto con il microscopio elettronico." Ripetendo più volte la procedura, gli scienziati potevano fissare le celle nei punti di interesse e ingrandire le aree che desideravano vedere in dettaglio.
Per de Jonge, progettare una procedura che aiuti a risolvere problemi scientifici urgenti sarebbe "il coronamento del lavoro". Ma sottolinea che sono necessarie ulteriori ricerche, non solo per perfezionare la tecnica, ma anche per convincere la gente che funziona.
"Gli scienziati vogliono usare ciò a cui sono abituati, " dice. "Se possiamo dimostrare che questa tecnica ha dei vantaggi, allora le persone inizieranno lentamente a usarlo."
