Le prime foto di una singola proteina (grazie al grafene)

Il foglio ultrasottile di atomi di carbonio è servito a fissare e fotografare al microscopio molecole di pochi nanometri, altrimenti impossibili da visualizzare singolarmente.

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La prima immagine di una singola proteina, ricavata grazie a un foglio di grafene.|Jean-Nicolas Longchamp/University of Zurich

Se il vostro soggetto rischiasse un'ustione da flash ci pensereste due volte, prima di scattargli una foto. È lo stesso problema che i biologi incontrano quando vogliono fotografare una proteina: le tecniche microscopiche oggi utilizzate rischiano di danneggiare il campione. Ma le cose potrebbero presto cambiare, e ancora una volta lo dobbiamo al grafene.

 

Ricercatori dell'università di Zurigo sono riusciti per la prima volta a ritrarre una singola proteina, unendo una "delicata" tecnica di visualizzazione all'utilizzo del materiale che sta rivoluzionando l'elettronica e non solo.

A che cosa serve? Ottenere foto di singole molecole non è un puro esercizio di stile. Capire la loro struttura e funzionalità è importante, per lo studio di quelle patologie in cui questi parametri sono alterati (come la malattia di Alzheimer).

 

Foto di gruppo. Ma i metodi di visualizzazione usati finora - come la cristallografia ai raggi X o la crio-elettromicroscopia, che illuminano il campione con fasci di raggi X o elettroni altamente energetici - rivelano la posizione e le sembianze "medie" non di una, ma di milioni di molecole, restituendo un'immagine piuttosto confusa. Non è possibile concentrarsi sulla singola molecola, sia perché è alto il rischio di danneggiarla, sia perché è difficile fissarla su un campione.

 

Vari tipi di proteine (in alto in bianco e nero) confrontati con i rispettivi modelli ricavati dalla cristallografia ai raggi X. Come si vede, le sagome corrispondono. | Jean-Nicolas Longchamp/University of Zurich

 

In posizione. Jean-Nicolas Longchamp, autore dello studio, ha spruzzato su un foglio di grafene una soluzione contenente le proteine da analizzare (fissandole così al supporto) e ha poi utilizzato uno speciale microscopio che ricostruisce l'immagine grazie all'interferenza tra elettroni, per ottenere le foto.

 

Sottile al punto giusto. La tecnica utilizza un fascio elettroni a bassa intensità per non danneggiare il campione. Perfetta, per l'integrità delle proteine, ma troppo debole per penetrare un normale vetrino da microscopio. E qui entra in gioco il grafene, abbastanza sottile da lasciarsi attraversare dal debole fascio di elettroni.

 

Confronto riuscito. Il team ha fotografato diverse proteine, tutte di pochi nanometri (milionesimi di millimetri) di dimensione, come l'emoglobina presente nei globuli rossi. Le immagini combaciano perfettamente con i modelli ricavati dalle tecniche precedenti, segno che la tecnica è accurata. Ora questo metodo verrà applicato anche ad altri tipi di molecole che non possono essere osservate con le tecniche tradizionali.

 

11 Gennaio 2016 | Elisabetta Intini