I ricercatori dell'Università di Leiden e della TU Delft hanno combinato due tecniche utilizzate per misurare la struttura delle biomolecole, creando un metodo 10 volte più sensibile. Con questo nuovo metodo, sperano di poter determinare meglio la struttura delle biomolecole. Questo è importante, poiché la struttura di una biomolecola spesso determina la sua funzione. Lo stesso vale per i composti organici più complessi come le proteine, che possono subire molteplici cambiamenti di forma durante il loro ciclo di vita, consentendo loro di svolgere compiti diversi.

Proprio come la tua mano destra è l'immagine speculare della tua mano sinistra, molte molecole hanno anche una versione speculare. E anche se sembrano quasi uguali, una molecola mancina spesso funziona in modo molto diverso da una molecola destrorsa. Un noto esempio di questo è il farmaco talidomide, che è stato commercializzato nei primi anni '60 come un sonnifero sicuro, anche per le donne in gravidanza. Il farmaco consisteva in un mix di varianti mancine e destrorse della molecola attiva, ma solo la molecola mancina ha avuto l'effetto desiderato. La molecola destrorsa si è rivelata tossica, causando la nascita di migliaia di bambini con arti deformati in tutto il mondo.

Immagine riflessa

Le molecole che hanno un'immagine speculare di se stesse sono chiamate molecole chirali. E a causa della differenza nelle proprietà biologiche tra le molecole levogire e quelle destrorse, la chiralità è un fenomeno ampiamente studiato nelle scienze naturali.

Un metodo importante per misurare se una molecola è levogira o destrorsa è il dicroismo circolare. Con questa tecnica, i ricercatori focalizzano la luce polarizzata circolarmente che ruota a sinistra oa destra su un campione e quindi misurano come la luce viene assorbita. Poiché le molecole a mani diverse assorbono la luce in modo diverso, i ricercatori possono utilizzare questa tecnica per determinare il rapporto tra queste molecole in un campione. Utilizzando diversi colori (lunghezze d'onda) della luce, possono persino scoprire come viene piegata una proteina. Questo è importante poiché le proteine ​​spesso subiscono cambiamenti strutturali durante il loro ciclo di vita, con questi cambiamenti che influenzano il loro comportamento.

Segnale migliore

Il problema con il dicroismo circolare è che il segnale risultante è solitamente molto debole. "Ciò significa che hai bisogno di molto tempo per raccogliere il tuo segnale, ", spiega Martin Caldarola, ricercatore della TU Delft. "Puoi confrontarlo con la velocità dell'otturatore di una fotocamera. Maggiore è la velocità dell'otturatore, più luce arriva al rilevatore. Così, si possono vedere oggetti più deboli." Anche aumentare il numero di molecole o proteine ​​in un campione porterebbe a un segnale migliore. Ma in alcuni casi è molto difficile da ottenere.

I ricercatori di Leiden e Delft hanno ora combinato il dicroismo circolare con un'altra tecnica esistente, chiamato imaging fototermico. Questo metodo può essere utilizzato per misurare quanti fotoni assorbe una molecola. Gli sforzi sperimentali del gruppo di Michel Orrit all'Università di Leiden hanno portato alla prima configurazione di lavoro. Una versione migliorata che consente ai ricercatori di compiere i prossimi passi nel progetto è stata realizzata presso TU Delft. "Combinando il dicroismo circolare con l'imaging fototermico, abbiamo ottenuto una sensibilità 10 volte superiore rispetto al solo dicroismo circolare, " dice Caldarola. Per dimostrare che il metodo funziona, i ricercatori hanno realizzato copie mancine e destrorse di una nanostruttura dorata che funzionava come una molecola artificiale. Hanno quindi misurato con successo la manualità di queste nanostrutture.

Il sogno finale dei ricercatori è quello di essere in grado di rilevare la chiralità di una singola biomolecola. Il grande vantaggio del dicroismo circolare è che non dipendi dalle etichette fluorescenti che i ricercatori ora spesso attaccano alle loro molecole per seguirle. "Queste etichette funzionano bene, ma funzionano solo per un periodo di tempo limitato. Dopo di che, il tuo esperimento è finito, "dice Caldarola. "In teoria, il nostro metodo dovrebbe consentirci di misurare i processi biologici per tutto il tempo che vogliamo".

C'è ancora molto da fare prima che diventi realtà, anche se. "Sfortunatamente, non siamo ancora in grado di rilevare singole molecole, "dice Caldarola. "Per fare questo, dobbiamo migliorare la sensibilità di un fattore di circa mille. Sembra impossibile? Forse non lo è. "Abbiamo già in mente modi per rendere la tecnica cento volte più sensibile. Da lì è solo un piccolo passo".