El Premio Nobel de Química de este año se ha otorgado a la forma más espectacular de captar imágenes de la maquinaria molecular de la vida: la microscopía crioelectrónica.
En biología, la estructura es función. Si se quiere saber cómo funciona una proteína, un virus o una enzima, hay que saber qué aspecto tiene a escala atómica. Durante décadas, para hacerlo primero había que cristalizar la biomolécula (un proceso lento y arduo), luego bombardearla con rayos X y después deducir la forma de la molécula a partir de cómo rebotaban en ella los rayos X: un proceso conocido como cristalografía de rayos X.
La famosa Foto 51 captada por Rosalind Franklin en 1952 fue el patrón de difracción de rayos X que finalmente condujo al revolucionario descubrimiento de James Watson y Francis Crick de la estructura molecular del ADN y dio origen a la revolución genómica. Se necesitaron décadas para alcanzar la claridad de la Foto 51, y muchos científicos del siglo XX (salvo Franklin) obtuvieron el Premio Nobel gracias a la cristalografía de rayos X. Pero, comparada con las imágenes de alta definición producidas mediante microscopía crioelectrónica, la Foto 51 parece una sombra en una pared.
La crio-EM lo cambió todo al hacer posible lo imposible. Los microscopios electrónicos, que utilizan haces de electrones para visualizar los átomos de la materia, se construyeron por primera vez en la década de 1930, pero no había forma de usarlos para visualizar materia viva: los potentes haces de electrones o el vacío que requerían incinerarían o destruirían cualquier biomolécula antes de que se pudiera captar una imagen.
Esto no desanimó a los profesores Jacques Dubochet, de la Universidad de Lausana (Suiza); Joachim Frank, de la Universidad de Columbia, en Nueva York (EE. UU.); y Richard Henderson, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC, en Cambridge (Reino Unido), quienes recibieron hoy el Premio Nobel de Química de 2017.
Gracias a los avances independientes logrados por cada uno de sus laboratorios durante las décadas de 1980 y 1990, este trío de investigadores descubrió cómo congelar biomoléculas (de ahí el «crio») en pleno movimiento en agua vitrificada (es decir, agua congelada rápidamente hasta convertirse en vidrio) y desarrolló las fórmulas matemáticas que necesitarían nuestros ordenadores para reconstruir la imagen de la molécula en 3D! Y, como las moléculas quedan congeladas en pleno movimiento, podemos repetir este proceso para captar una serie de imágenes que, al unirse, forman una película: con la crio-EM, la biología estructural ha pasado de las sombras chinescas al IMAX 3D.
En 2015, cuando el brote del virus del Zika cobraba fuerza, los investigadores pudieron obtener rápidamente imágenes de la estructura atómica del virus mediante crio-EM e iniciar la búsqueda de posibles objetivos farmacológicos en meses en vez de años. La crio-EM lo cambia todo. En palabras del Comité del Premio Nobel, ahora que se puede explorar cada rincón oculto de la célula, «el cielo es el límite».
