Proteínas e moléculas se reúnem e se desmontam naturalmente como parte de muitos processos biológicos essenciais. É muito difícil observar esses mecanismos, que muitas vezes são complexos e ocorrem em escala nanométrica, muito menor do que a faixa visível normal. Na EPFL, Contudo, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores inventou e aplicou uma técnica que permite que esses mecanismos sejam examinados com uma precisão sem precedentes. Seu trabalho é o assunto de um artigo publicado em Nature Nanotechnology .
Estruturas nanométricas só podem ser vistas com microscópios especiais, como microscópios de força atômica, que foram inventados em meados da década de 1980. Esses instrumentos criam uma imagem "sentindo" fisicamente a topografia da amostra com uma ponta atomicamente afiada na extremidade de um pequeno cantilever. A amostra é então digitalizada ponto a ponto para criar uma imagem. Como isso leva tempo, apenas amostras estáticas podem ser visualizadas com microscópios de força atômica convencionais. Contudo, isso é inútil quando os cientistas querem olhar para amostras minúsculas que mudam com o tempo, como conjuntos de proteínas.
"A mudança é essencial para a matéria viva e, portanto, crucial para os processos biológicos, "explica o Prof. Georg Fantner, que lidera o Laboratório de Bio e Nano Instrumentação da EPFL (LBNI). "Portanto, era essencial encontrarmos uma maneira de observá-lo."
Para observar os processos em uma amostra que muda ao longo do tempo, a velocidade de digitalização deve ser aumentada. Contudo, em microscópios atômicos rápidos tradicionais, as forças exercidas pela medição podem interferir no processo de montagem molecular, especialmente porque os conjuntos de proteínas são frequentemente muito frágeis. Os pesquisadores da EPFL encontraram um método que resolveu o problema, controlando a interação física da ponta afiada com muita precisão usando luz laser pulsada. Isso aumentou drasticamente a velocidade de digitalização, preservando o movimento de digitalização suave, mas extremamente preciso.
2, 000 linhas por segundo
"Conseguimos isso usando dois lasers no microscópio, um dos quais é apontado para a base do cantilever, aquecendo-o localmente e, assim, dobrando-o ligeiramente, "diz Adrian Nievergelt, um Ph.D. aluna do LBNI e co-primeira autora do artigo. "Dobrando o cantilever, podemos sondar a superfície muito mais rápido, ao mesmo tempo em que mantém o controle preciso do movimento geral. Além disso, melhoramos o desempenho geral do sistema, permitindo-nos digitalizar até 2, 000 linhas por segundo. "
Os pesquisadores testaram esta nova tecnologia para analisar a dinâmica da formação do anel da proteína SAS-6. Esta família de proteínas desempenha um papel fundamental na montagem dos centríolos, que são minúsculas organelas conservadas de algas para os homens, fundamental para a motilidade e divisão celular. O novo instrumento permitiu aos pesquisadores, pela primeira vez, visualizar os vários estágios da montagem do anel das proteínas SAS-6 em tempo real "Este é um divisor de águas crítico para o campo", disse o Prof. Pierre Gönczy, um especialista em biologia centríolo e co-autor do estudo. "Agora, finalmente temos um método para observar diretamente como este componente celular crítico é montado em um polímero semelhante a um anel", adiciona Niccolò Banterle, um pós-doutorado no laboratório Gönczy e co-primeiro autor do estudo. "Isso nos permite entender melhor como a natureza controla a montagem de alguns dos menores blocos de construção da vida."
