Dankzij een baanbrekende techniek die woensdag de Nobelprijs voor Scheikunde heeft gekregen, kunnen wetenschappers, onaards koude temperaturen gebruiken, om prachtig gedetailleerde beelden te produceren van de kleinste structuren in cellen.

Wat is cryo-elektronenmicroscopie?

De techniek

Gekscherend de "coole methode" genoemd door het Nobelcomité, het zou nauwkeuriger worden omschreven als ongelooflijk, verschrikkelijk koud.

Wetenschappers koelen zorgvuldig voorbereide monsters van weefsel of cellen tot temperaturen onder het vriespunt van ongeveer min 200 graden Celsius (min 328 graden Fahrenheit), soms kouder.

Dit benadert de temperatuur in de enorme kloven tussen sterren en sterrenstelsels in de ruimte, die routinematig daalt tot min 270 graden Celsius.

Een doel van diepvriezen van monsters is om de activiteit van moleculen erin te stoppen, zodat onderzoekers minder wazige snapshots kunnen maken.

"Net zoals vroeger toen mensen 'kaas' zeiden en iedereen zich niet hoefde te bewegen (voor een foto) ... in wezen is dat wat we doen door dingen af ​​te koelen, "Andrea Sella, een professor in de chemie aan het University College London, vertelde AFP.

Net als bij een ouderwetse diaprojector, wetenschappers schieten vervolgens elektronen door het bevroren monster om het te verlichten en het detail op atomair niveau te onthullen.

De techniek, kortweg cryo-EM genoemd, wordt beschouwd als een belangrijke vooruitgang op het gebied van röntgenkristallografie, zelf nog steeds een cruciaal instrument.

Het stelde wetenschappers in staat om het eerste beeld van DNA vast te leggen. Maar het probleem is dat er monsters moeten worden "gekristalliseerd" voordat ze met röntgenstralen kunnen worden gezapt om een ​​beeld te produceren.

"Eigenlijk is het kristalliseren van eiwitten heel moeilijk en dat kun je niet met alle eiwitten doen, " zei Sjors Scheres van het Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, Engeland.

Daarbovenop, kristallografie vereist dat wetenschappers de moleculen uit een cel verwijderen, waardoor hun natuurlijke staat verandert.

Cryo-EM, anderzijds, bevriest een molecuul in tijd en ruimte.

"Het (cryo-elektronenmicroscopie) geeft je echt een prachtig gedetailleerd beeld van de binnenkant van de machinerie van onze wereld, of het nu gaat om materialen of cellen, ' zei Selle.

het gebruik ervan

Beelden van de kleinste details van cellen en hun machines, wetenschappers voorzien van de tools om de bouwstenen van het leven te begrijpen.

Eigenlijk de structuren van een cel zien, hoe ze met elkaar verbonden zijn en samenwerken, heeft enorme implicaties voor de behandeling en preventie van ziekten, variërend van de ziekte van Alzheimer tot Zika.

In het geval van Alzheimer, cryo-EM heeft de structuur onthuld van een enzym dat secretase wordt genoemd. Het produceert een stof waarvan wordt aangenomen dat het bijdraagt ​​aan dementie.

"Het is als een kaart, " zei John Hardy, hoogleraar moleculaire biologie aan University College London, verwijzend naar beelden geproduceerd door cryo-elektronenmicroscopie.

"Je wilt weten waar je je bommen moet richten... het geeft ons precies de structuur zodat we precies weten wat we moeten aanvallen, " hij voegde toe.

Het Nobelcomité voor scheikunde merkte op dat de techniek ertoe heeft bijgedragen dat wetenschappelijke tijdschriften gevuld zijn met "afbeeldingen van alles, van eiwitten die antibioticaresistentie veroorzaken tot het oppervlak van het Zika-virus."

Het heeft ook het potentieel om belangrijke momenten in het leven van een cel vast te leggen, zoals aangevallen worden door een virus, dus het verstrekken van onschatbare aanwijzingen over hoe infecties binnenvallen.

Wetenschappers hopen dat de belangrijkste cryo-EM-ontdekkingen nog moeten komen.

"Morgen, voor de (gemiddelde) man in de bus verandert er niets, maar voor zijn kinderen zal het hopelijk geleid hebben tot een hele reeks nieuwe geneeswijzen, ’ zei Scheers.

© 2017 AFP