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José María Valpuesta, José L. Carrascosa
Criomicroscopía electrónica: de la biología descriptiva a la biología
estructural
José María Valpuesta, José L. Carrascosa
Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC). Darwin, 3. 28049 Madrid.
ABSTRACT: The award to Jacques Dubochet, Joachim RESUMEN: La reciente concesión del Premio Nobel de
Frank and Richard Henderson of the Nobel Prize in Química 2017 a tres investigadores, Jacques Dubochet,
Chemistry 2017 "for developing cryoelectron Joachim Frank y Richard Henderson, por su
microscopy for the high-resolution structure contribución al desarrollo de la técnica de la
determination of biomolecules in solution" has revealed criomicroscopía electrónica, vuelve a poner en
once more the importance of structural biology, a small actualidad a la biología estructural, que es una pequeña
discipline in quantitative terms, but of a huge influence disciplina en términos cuantitativos, pero de enorme
on molecular biology. Electron microscopy, a technique influencia en la biología molecular. La microscopía
developed more than 80 years ago that has been electrónica, desarrollada hace ya más de 80 años y que
fundamental in the generation of knowledge both in the ha resultado fundamental en la generación de
fields of Biology and Material Science, has become, conocimiento tanto en el campo biológico como en el de
thanks to the development of cryoelectron microscopy, a materiales, ha devenido en una técnica estructural muy
powerful structural technique, equivalent to X-ray poderosa, al mismo nivel que la difracción de rayos X o
crystallography or Nuclear Magnetic Resonance. These la Resonancia Magnética Nuclear. Los científicos antes
Nobel awardees, along with other scientists that the nombrados han contribuido, junto con otros muchos
Nobel Foundation cannot reward but whose names otros que la Fundación Nobel no puede premiar pero
should not be forgotten, have contributed to transform cuyos nombres no deben olvidarse, a que la resolución
electron microscopy into a technique capable of atómica de estructuras biológicas mediante microscopía
resolving the structure of biological molecules at atomic electrónica sea una realidad.
resolution.
Corresponding Author: jmv@cmb.csic.es An Real Acad Farm Vol. 83, Nº 4 (2017), pp. 458-464
Se puede decir que la Vida es una serie coordinada de abrió un enorme campo para la experimentación física, y
reacciones químicas, conectadas entre sí a distintos en los siguientes años, investigadores como Max von Laue
niveles, en las que moléculas biológicas de todo tipo (Premio Nobel de Física de 1914) (3) se dedicaron a
(proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, azúcares) son estudiar sus extraordinarias propiedades de interacción con
transformadas. La mayor parte de los científicos que la materia. Estas propiedades son más fáciles de estudiar si
estudian esas reacciones, es decir las moléculas que son las moléculas del material sobre el que inciden los rayos X
transformadas y las que realizan la transformación, lo están ordenadas formando cristales tridimensionales.
hacen de manera reduccionista, analizando su Pronto algunos de esos investigadores se apercibieron de
comportamiento desde un punto de vista que podríamos que, siendo la longitud de onda de los rayos X del orden de
definir como bidimensional, estudiando la naturaleza de 1 Å, éstos podían utilizarse para estudiar estructuras con la
los procesos sin tener en cuenta que todas esas moléculas posibilidad de resolver las distancias entre los átomos de
tienen una estructura tridimensional y que las reacciones se las moléculas. La difracción de rayos X como técnica de
llevan a cabo porque se produce una complementariedad análisis estructural había nacido y sus mayores impulsores
en el espacio entre las moléculas involucradas. El estudio fueron William y Lawrence Bragg (padre e hijo, Premios
de la estructura tridimensional de las moléculas biológicas Nobel de Física de 1925) (4), quienes utilizaron esta
–la biología estructural antes mencionada- ha influido técnica para determinar estructuras de moléculas
notablemente en el desarrollo de la biología molecular, con inorgánicas simples como NaCl y ZnS. La técnica sufrió
la introducción de conceptos que ahora damos por sentado un continuo desarrollo y permitió pronto no sólo la
(1). En este proceso histórico, ciertos descubrimientos y determinación estructural de compuestos orgánicos más
ciertos nombres han ocupado un papel preponderante. complejos como la penicilina o la vitamina B12, gracias al
trabajo pionero de Dorothy Hogdkin (5), sino también el
La biología estructural es hija de la revolución que tuvo análisis de las primeras moléculas biológicas.
lugar en la Física en las primeras décadas del siglo XX. El
descubrimiento accidental de los rayos X por parte de Entre éstas destacan las proteínas, cuya química básica
Wilheim Roentgen (Premio Nobel de Física de 1901) (2) se conocía desde finales del siglo XIX. La mayor parte de
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