princípios & usos do Cryo-EM da Único-partícula

A proteína pura é aplicada a uma grade com os furos muito pequenos, apoiados normalmente por uma estrutura do metal. Isto idealmente distribuirá uniformente as moléculas de proteína durante todo estes furos na grade, em orientações de variação.

Esta grade é então instantânea congelada imergindo em uma solução como o nitrogênio líquido ou o gelo seco. Isto cria inicialmente um instantâneo estável da proteína em várias orientações, e igualmente impede algum dano à proteína, assim como evita a evaporação do amortecedor.

As imagens são tomadas de todas as proteínas individuais nesta grade, e alinhadas então e calculadas a média para criar um mapa 3D. Os lotes do processamento e da análise entram nos passos finais destes dados, produzindo finalmente um modelo 3D da estrutura da proteína.

O único cryo-EM da partícula cria um instantâneo mais distinto do comportamento de uma proteína em algum ponto a tempo, comparado ao cristalografia onde as proteínas têm que formar uma estrutura pedida junto antes que a estrutura possa ser determinada.

Devido a esta diferença, cryo-EM pode potencial dar uma introspecção mais exacta no formulário natural de uma proteína e fornecer mais informação sobre como pode funcionar.

Permitir que a proteína livre-mova-se acima até que um instantâneo esteja tomado pode ser um desafio embora, porque faz a análise computacional de uma proteína muito mais difícil, porque muitas imagens da proteína em posições e em orientações diferentes têm que ser ordenadas junto.

A determinação da estrutura 3D das proteínas representa a aplicação principal desta técnica. Outros dois métodos principais de deduzir a estrutura da proteína são cristalografia do raio X ou ressonância magnética nuclear (NMR).

O processo de cristalografia pode ser muito incerto e longo. As condições exactas do ambiente da proteína têm que ser encontradas para que a proteína forme uma estrutura regular. Muitas telas são, conseqüentemente, necessário para produzir os melhores cristais da qualidade a fim produzir dados da difracção de raio X.

Relativamente as grandes quantidades de amostras são necessários para o cristalografia e o NMR comparados ao único cryo-EM da partícula. Esta é uma vantagem grande do cryo-EM, significando que pode potencial ser mais fácil e mais barato em comparação com outras metodologias.

O único cryo-EM da partícula pode igualmente ser usado para todos os tamanhos da proteína, quando NMR tem uma limitação do tamanho para as proteínas que podem ser analisadas. Isto dá a cryo-EM uma escala maior das opções para a análise de estrutura da proteína.

Devido à metodologia simples e segura de cryo-EM da único-partícula, é possível analisar não somente proteínas simples, mas igualmente complexos da proteína e polímeros como o F-actínio e os microtubules, assim como complexos da iniciação da transcrição. Muitos complexos da proteína existem somente para quantidades de tempo muito curtos, e esta técnica permite que sejam visualizadas.

Outros complexos que o cryo-EM permitiu o estudo próximo de são os complexos nucleares, onde a proteína liga ao ADN ou ao RNA. Muitos aspectos importantes da maquinaria celular confiam nestes complexos, incluindo durante a réplica do ADN e a síntese do RNA.

Há muitas estruturas em que o cristalografia não pode determinar a estrutura, contudo o único cryo-EM da partícula pode. Um exemplo destes é proteínas da membrana. O domínio da transmembrana destas proteínas precisa de ser estabilizado nas soluções pelos detergentes, que podem fazer a cristalização das proteínas um pouco difícil.

O Cryo-EM pode igualmente determinar a estrutura das proteínas com regiões flexíveis sem ter que removê-las, que é feita frequentemente no cristalografia. Isto cortou uma etapa potencial muito difícil.

Fontes