Michael Martynowycz, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Tamir Gonen, resfria uma amostra com nitrogênio líquido em preparação para um experimento MicroED que revelará a estrutura molecular da amostra. Crédito:Tamir Gonen
O trabalho que antes poderia levar meses para os químicos, agora pode ser feito em minutos.
Usando uma técnica chamada difração de elétrons microcristais, ou MicroED, os cientistas precisam de apenas 30 minutos e uma quantidade minúscula de amostra para identificar pequenas moléculas e determinar suas estruturas. Esse acesso fácil a informações altamente detalhadas pode revolucionar a maneira como os químicos, cientistas forenses, e aqueles envolvidos no trabalho de descoberta de drogas, diz o investigador Tamir Gonen do Howard Hughes Medical Institute (HHMI).
A técnica usa um microscópio crio-eletrônico padrão e pode se tornar o procedimento padrão dos cientistas para identificar tudo, desde produtos de reações químicas de rotina a pós desconhecidos em cenas de crime, ele diz. "Agora, os químicos podem realmente tirar os pós diretamente de uma reação, aplique-os a uma grade de amostra, e obter estruturas moleculares de alta resolução no mesmo dia. "
A equipe de Gonen publicou as estruturas de 11 pequenas moléculas, determinado por MicroED, 2 de novembro 2018 no jornal ACS Central Science . O artigo baseia-se no trabalho de estrutura de pequenas moléculas que os cientistas publicaram no início deste ano e demonstra o escopo da tecnologia MicroED, Gonen diz.
O laboratório de Gonen usou MicroED para obter rapidamente a estrutura da progesterona em pó. Primeiro, eles colocaram progesterona finamente moída (esquerda) em uma grade de amostra. Cristais minúsculos podem ser vistos em uma visão ampliada da grade (centro à esquerda). Os feixes de elétrons se espalham contra os cristais, criando padrões de difração (centro à direita). O processamento de dados revela uma estrutura altamente detalhada (direita). Crédito:C.G. Jones et al./ ACS Central Science 2018
Do pó à estrutura
A ideia de Gonen para o projeto atual surgiu durante um almoço com o químico da UCLA, Hosea Nelson. Gonen disse a ele que, no desenvolvimento inicial do MicroED, seu laboratório determinou a estrutura de uma pequena molécula orgânica. Nelson, cujo trabalho como químico gira em torno de pequenas moléculas, "não podia acreditar em mim quando eu disse a ele que era muito simples, "Gonen diz. Então, os dois se uniram e decidiram ver como o MicroED era geralmente aplicável à química e alertar a comunidade química sobre essa tecnologia.
Começando com um frasco de pó de progesterona, eles trituraram uma pequena quantidade e a depositaram em uma grade de amostra. Então, eles o resfriaram a -196 graus Celsius, transferido para um microscópio crioeletrônico, e começou a coletar dados. Menos de 30 minutos se passaram desde a abertura do frasco até a visualização da estrutura da progesterona, Gonen diz. Sua equipe testou mais oito pós comerciais e obteve resultados semelhantes, mesmo depois de misturar vários deles juntos.
Sabendo que os pós provavelmente foram todos cristalizados durante a fabricação, a equipe queria testar compostos que foram recentemente sintetizados, e não cristalizado por cientistas. Eles misturaram quatro desses compostos, separou-os por meio de uma técnica de purificação comum, e os analisou pela MicroED. A técnica produziu estruturas para dois dos quatro compostos, que formaram cristais espontaneamente. Gonen acredita que os outros dois poderiam ter funcionado se a equipe tentasse cristalizá-los primeiro.
Gonen não vê cristalografia de raios-X ou outros métodos de identificação de estruturas indo embora tão cedo. Algumas amostras serão mais receptivas a um método do que a outro, e as informações que cada método fornece variam de maneiras úteis, ele diz. Mas agora, a capacidade natural de pequenas moléculas de formar cristais pode ser aproveitada pelos químicos de uma forma que antes não era possível.
"Este é um exemplo perfeito do que acontece quando dois campos que normalmente não se comunicam se unem e fazem a polinização cruzada, "Gonen diz.
