Científicos del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) en el Parc Científic de Barcelona, en colaboración con investigadores de la Universidad de Ginebra en Suiza y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo de Sevilla, presentan hoy en Cell un trabajo donde han podido visualizar por primera vez en células vivas y en tres dimensiones las nanomáquinas proteicas, o complejos de proteínas, que llevan a cabo las funciones celulares.

Actualmente, los biólogos que estudian el funcionamiento de nanomáquinas proteicas, o bien aíslan estas máquinas en tubos de ensayo, fuera de la célula, para poder usar técnicas in vitro que permiten ver su estructura a escala atómica, o bien usan técnicas que permiten analizar estas máquinas proteicas dentro de la célula viva pero que dan escasa información estructural. Con este trabajo, los científicos han conseguido ver la estructura de una máquina proteica directamente en células vivas mientras realiza su función.

«Las técnicas in vitro disponibles son excelentes y nos permiten ver el detalle del átomo, pero la información que nos dan es limitada. No entenderemos cómo funciona un motor si lo desmontamos y sólo nos fijamos en sus piezas por separado. Necesitamos ver el motor ensamblado en el coche y en funcionamiento. En biología, no tenemos todavía las herramientas para visualizar el engranaje entero de una célula viva, pero con esta técnica que hemos desarrollado damos un salto, y podemos ver, en 3D, cómo los complejos de proteínas llevan a cabo sus funciones”, explica Oriol Gallego, investigador del IRB Barcelona y coordinador del equipo artífice de este trabajo, y en el que también ha participado la estudiante de doctorado Irene Pazos.

Ver la maquinaria nanométrica en funcionamiento

La nueva estrategia integra métodos de microscopía de superresolución -invención premiada con el Nobel de Química en 2014-, modificación genética y modelado computacional. La tecnología permite observar complejos proteicos con una precisión de cinco nanómetros*, una resolución «cuatro veces mejor de lo que ofrece la superresolución y que nos permite llevar a cabo estudios de biología celular hasta ahora inviables», detalla Gallego. (*un nm es una millonésima parte de un milímetro. Un cabello mide de ancho 100.000 nm)

Los investigadores modifican células genéticamente para crear dentro unos soportes artificiales donde pueden anclar los complejos de proteínas. Estos soportes están diseñados de forma que permiten controlar desde qué perspectiva se observa la nanomáquina inmovilizada. Después, con técnicas de superresolución miden las distancias entre los diferentes componentes y las integran por ordenador, en un proceso similar al utilizado por el GPS, para determinar la estructura 3D del complejo proteico.

•Más información en la web del IRB Barcelona [+]