Microscopía crioelectrónica (crio-EM), que permite la visualización de virus, proteínas, y otras estructuras biológicas a nivel molecular, es una herramienta fundamental que se utiliza para avanzar en el conocimiento bioquímico. Ahora, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) han extendido aún más el impacto de la crio-EM mediante el desarrollo de un nuevo algoritmo computacional que fue fundamental en la construcción de un modelo a escala atómica en 3D del bacteriófago P22 por primera vez.

Más de 20, Para hacer el modelo se utilizaron 000 imágenes crio-EM bidimensionales del bacteriófago P22 (también conocido como el virus P22 que infecta a la bacteria común Salmonella) del Baylor College of Medicine. Los resultados fueron publicados por investigadores de Baylor College of Medicine, Instituto de Tecnología de Massachusetts, Purdue University y Berkeley Lab en el Actas de las Academias Nacionales de Ciencias a principios de marzo.

"Este es un gran ejemplo de cómo explotar la tecnología de microscopía electrónica y combinarla con nuevos métodos computacionales para determinar la estructura de un bacteriófago, "dijo Paul Adams, Director de la división de Biofísica Molecular y Bioimagen Integrada de Berkeley Lab y coautor del artículo. "Desarrollamos los algoritmos, el código computacional, para optimizar el modelo atómico para que se ajuste mejor a los datos experimentales".

Pavel Afonine, un científico de investigación computacional de Berkeley Lab y coautor de un artículo, tomó la iniciativa en el desarrollo del algoritmo con Phenix, un paquete de software utilizado tradicionalmente en cristalografía de rayos X para determinar estructuras macromoleculares.

La interpretación exitosa del modelo a escala atómica tridimensional del bacteriófago P22 permite a los investigadores echar un vistazo dentro de las capas de proteína del virus en resolución. Es la culminación de varios años de trabajo que previamente habían permitido a los investigadores de Baylor College rastrear la mayor parte de la columna vertebral de la proteína, pero no los detalles finos, según Corey Hryc, co-primer autor y estudiante de posgrado del profesor de bioquímica de Baylor, Wah Chiu.

"Gracias a este exquisito detalle estructural, hemos determinado la química de las proteínas del virus P22, ", Dijo Chiu." Creo que es importante que proporcionemos anotaciones detalladas con la estructura para que otros investigadores puedan usarla para sus experimentos futuros. ", agregó. El laboratorio de Chiu ha estado usando técnicas de reconstrucción por computadora y crio-EM para construir estructuras moleculares 3-D durante casi 30 años.

Y los hallazgos también podrían tener valiosas implicaciones biológicas.

Gracias al modelo tridimensional a escala atómica, ahora "es posible ver las interacciones entre las piezas que componen el virus P22, que son fundamentales para que sea estable, "Dijo Adams. Esto ayuda a los investigadores a descubrir cómo fabricar sustancias químicas que se pueden unir a ciertas proteínas. Adams subraya que la capacidad de comprender la configuración de los átomos en el espacio molecular se puede utilizar para generar nuevos conocimientos sobre el diseño y desarrollo de fármacos.