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la cola del bacteriófago T4 (31).
Desde inicios de los 70 se había establecido pues la
metodología para la determinación tridimensional de
estructuras biológicas, pero persistía el problema de la
preparación de la muestra, que debía ser deshidratada y
tratada con agentes químicos, lo que suponía la
destrucción de los detalles de media y alta resolución.
¿Cómo conseguir mantener la muestra hidratada y en
condiciones nativas? La genial idea la tuvo a principios de problemas técnicos de distinto tipo (otro ejemplo de
los años 80 el primero de los galardonados con el Premio
Nobel de Química de este año, el suizo Jacques Dubochet.
Trabajando en el Biozentrum de Basilea, estuvo
involucrado en los trabajos que allí realizaba Eduard
Kellenberguer para optimizar los métodos de sustitución
del agua en muestras biológicas. Para ello, se estaban
empezando a utilizar bajas temperaturas durante el proceso
de inclusión en resinas plásticas, minimizando de esta
forma la desnaturalización de los componentes celulares.
Tras su marcha al Laboratorio Europeo de Biología
Molecular (EMBL, Heidelberg), Dubochet y sus
colaboradores continuaron trabajando en el uso de bajas
temperaturas para preparar muestras biológicas en
microscopia. Su esfuerzo es un claro ejemplo de
perseverancia y confianza en la ciencia (tanto a nivel
personal como institucional) y, tras muchos años de
pruebas y desengaños, consiguieron diseñar un
procedimiento para congelar las muestras a muy baja
temperatura (por debajo de -180 °C) y a gran velocidad, de
tal manera que el agua de hidratación se solidifica y forma reconstrucción tridimensional tomográfica parecidos a los
una capa de hielo amorfa, de naturaleza vítrea (32). A
partir de este proceso de vitrificación, que congela la
muestra manteniéndola en su estado original, todos los
pasos posteriores deben hacerse a baja temperatura,
incluyendo la observación en el microscopio electrónico –
es por eso que la técnica en su conjunto se llama
criomicroscopía electrónica-, y es en este punto donde otro orientación en que ha sido registrada. Si se registran
de los Premios Nobel de Química de este año, el británico
Richard Henderson –también en el Laboratory of
Molecular Biology de Cambridge- realizó su primera
contribución, ya que estuvo involucrado en el diseño de la
instrumentación necesaria para el manejo de la muestras
vitrificadas (33).
A decir verdad, Henderson ya había realizado una
contribución fundamental en 1975 cuando en colaboración
@Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
con Nigel Unwin publicó la primera evidencia de la
capacidad de la criomicroscopía electrónica de obtener
información estructural a alta resolución (34), al ser capaz
de visualizar las a-hélices de una proteína,
bacteriorrodopsina, para lo que se requiere una capacidad
de resolución de 7 Å. Esta información está lejos de la
resolución atómica, pero Henderson persistió durante los
siguientes 15 años, y después de resolver toda una serie de
perseverancia basado en la confianza institucional y la
convicción científica personal), pudo por fin determinar la
estructura tridimensional de la bacteriorrodopsina a
resolución casi atómica (3,5 Å), una hazaña técnica que
demostró la verdadera potencialidad de la técnica (35).
Sin embargo, este estudio y los que les precedieron
tenían una fuerte limitación: la estrategia para el análisis
de las moléculas requería, como en el caso de la difracción
de rayos X, la generación de estructuras ordenadas,
fundamentalmente cristales. La alternativa para soslayar
este importante cuello de botella es obtener información de
las moléculas sin necesidad de tener que generar cristales,
y es en el desarrollo de esta estrategia donde el tercero de
los Premio Nobel de Química de este año, el alemán
nacionalizado americano Joachim Frank, ha realizado la
más importante contribución. Frank y colaboradores -
trabajando fundamentalmente en el Wadsworth Centre de
Albany, Nueva York- aplicaron principios de
que se usan en Medicina con la Tomografía Axial
Computerizada. Como se ha comentado anteriormente, la
imagen que un microscopio electrónico genera de una
muestra –por ejemplo, una proteína- corresponde a la
proyección bidimensional (como si fuera una 'radiografía')
de la estructura tridimensional de esa proteína en la
muchas vistas de esa proteína en distintos ángulos –miles e
incluso millones- de tal manera que cubran
aproximadamente todas las orientaciones, es posible
mediante tratamientos matemáticos llevar a cabo un
proceso iterativo en el que se determinan las orientaciones
de cada una de esas vistas y se utilizan para reconstruir
tridimensionalmente la muestra, de manera que se puede
determinar la estructura de esa proteína (Figura 1) (36).
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