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Laser a raggi-X scatta immagine di virus e proteina

Creato il 03 febbraio 2011 da Zonwu
Utilizzando un potente impulso di raggi-X, i ricercatori del Center for Free Electron Laser Science sono riusciti a riprodurre la struttura tridimensionale di una proteina, e a scattare l'immagine di un virus intatto.
"Il raggio LCLS (Linac Coherent Light Source) è miliardi di volte più luminoso della precedente sorgente di raggi-X, e così intenso da poter tagliare l'acciaio" spiega Henry Chapman, leader del progetto di ricerca. "Oggi questi incredibili impulsi di raggi-X sono utilizzati con precisione chirurgica e perfetto controllo, e questo sta aprendo un nuovo regno di possibilità scientifiche".
La nuova tecnica elaborata dal team di Chapman potrebbe consentire la creazione di nuovi farmaci specificamente progettati per agire su determinate proteine, oltre che permettere lo studio della struttura interna di virus e piante.
Fino ad ora, realizzare immagini tramite i raggi-X di oggetti piccoli come una proteina o un virus era difficile per via del fatto che queste radiazioni distruggevano l'oggetto prima di ottenere un'immagine utile della sua struttura.
Per ovviare a questo problema, il laser a raggi-X di nuova concezione invia impulsi della durata di un femtosecondo, che equivale ad un milionesimo di miliardesimo di secondo. "E gli impulsi sono così veloci che i raggi-X vengono rifratti sull'oggetto e possiamo catturarli con una telecamera. Poi l'oggetto esplode" spiega Michael Bogan, membro dello staff dell' LCLS.
Il concetto su cui funziona questo laser a raggi-X è definito "diffrazione prima della distruzione".
raggi-X struttura proteinaQuesta è la struttura tridimensionale della proteina ottenuta attraverso il laser a raggi-X Linac Coherent Light Source.
Per ottenere la struttura tridimensionale di una proteina, i ricercatori hanno utilizzato come bersaglio una proteina chiamata Fotosistema I, che generalmente si trova nella membrana cellulare delle piante e che gioca un ruolo fondamentale nel convertire la radiazione solare in energia.
Copie della proteina sono state diffuse in milioni di nanocristalli, in modo tale da ottenere altrettante istantanee. Combinando 10.000 immagini delle oltre 3 milioni ottenute tramite i raggi-X, è stato possibile ricostruire la struttura tridimensionale di questa proteina.
raggi-X immagine virusEcco invece l'immagine del Mimivirus. La sua struttura è stata ottenuta attraverso un impulso di raggi-X della durata di un milionesimo di miliardesimo di secondo, che ha scaldato il virus fino a 100.000°C prima di distruggerlo.
Per riprendere invece il virus, i ricercatori hanno spruzzato un aerosol di particelle virali all'interno del campo d'azione dei raggi-X. Il virus utilizzato è stato il Mimivirus, il più grande e complesso agente virale noto che infetta le amebe.
"E' un modo totalmente nuovo di osservare un oggetto biologico" spiega jean-Michel Claveria, direttore dello Structural & Genomic Information Lab di Marsiglia. "Questo ci consentirà di rispondere non solo a domande legate alla struttura interna del virus, ma anche alla variabilità intrinseca tra una particella virale all'altra, una variabilità microscopica che potrebbe avere un ruolo fondamentale nell'evoluzione".
Uno strumento come questo laser a raggi-X potrebbe avere applicazioni vastissime nella ricerca medica e biologica. Bogan, facendo un'analogia con il mondo dell'informatica, spiega che è come possedere un computer qualche miliardo di volte più veloce di quelli attualmente disponibili.
"Non si può nemmeno immaginare cosa si potrebbe fare con questa tecnica, perchè è troppo potente" spiega Bogan. "E questo è il punto in cui ci troviamo ora. Siamo solo all'inizio, e queste sono le prime dimostrazioni del tipo di esperimenti biologici che eseguiremo".
Giant virus, tiny protein crystals show X-ray laser's power and potential

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