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El ADN como nunca lo habíamos visto

3 diciembre, 2012

La doble hélice. El modelo de ADN de Watson y Crick. Todos hemos crecido con esa imagen en la cabeza. Como cristalógrafa, una de las primeras cosas que aprendes es a valorar aquellas imágenes de difracción de rayos X que permitieron conocer la estructura del ácido nucleico y que abrieron también las puertas a la cristalografía de proteínas. Todos hemos visto alguna vez aquella imagen 51, en la que se puede observar como los puntos de difracción forman una cruz. Pero nos habíamos quedado ahí. EL ADN era eso, o bien una cruz en los patrones de difracción, o un modelo de bolitas.

Primera imagen (recíproca) de la doble hélice

Primera imagen (recíproca) de la doble hélice

Pues ahora ya no, ahora lo hemos visto de verdad. La pasada semana se ha publicado un artículo en ACS NanoLetters que presenta las primeras imágenes del ADN por microscopía electrónica. El equipo italiano que ha llevado a cabo el trabajo, ha conseguido desarrollar un sistema en el que depositar el ADN de forma que el medio que lo rodea no interfiera en la imagen, y se pueda recoger una imagen directa de la estructura sin interferencias. Tengamos en cuenta que ése es uno de los mayores problemas de la microscopía electrónica, ver lo que quieres ver sin ver todo lo que rodea lo que tú buscas. Este grupo ha conseguido la superficie ideal para eliminar todo el ruido de fondo, y además permitirá visualizar el ADN interaccionando con otras moléculas, abriendo las puertas a la visualización de la interacción ADN-proteína.

En este primer artículo en el que exponen la técnica, utilizan siete cadenas de ADN formando un nanofibras. Para tomar las imágenes, han utilizado un microscopio electrónico de transmisión (TEM), que permite obtener imágenes con profundidad de campo a alta resolución, y no sólo las imágenes 2D a las que estamos acostumbrados. Pero la gran novedad es la superficie, la forma de depositar el ADN: han generado una superficie superhidrofóbica en la que al evaporarse el agua no se daña la molécula depositada. La superficie tiene una serie de pilares entre los que se deposita el DNA de forma que tras la evaporación queden en suspensión, permitiendo obtener imágenes de gran calidad.

La esperanza de los autores es mejorar la técnica lo suficiente para poder utilizan una única cadena, ya que en la actualidad, la fuerza ejercida por los electrones del microscopio la rompería.

Esta es una de las imágenes en las que se puede observar la periodicidad de la doble hélice (imagen del artículo).

Esta es una de las imágenes en las que se puede observar la periodicidad de la doble hélice (imagen del artículo).

Las imágenes que han obtenido son alucinantes e incluso ojos inexpertos pueden ver claramente la estructura helicoidal de las nanofibras. Esperemos que en el futuro, los avances en el campo permitan mejorar todavía más la resolución y podamos por fin ver (y no sólo imaginar) cómo funciona realmente la vida.

Para todos aquellos que queráis leer el artículo original y profundizar un poco más en el tema, os dejo el enlace al artículo:

Direct imaging of DNA fibers: the visage of double helix

Categorías: Actualidad, Ciencia, Física Etiquetas: , ,
  1. Juan de terzas
    3 diciembre, 2012 a las 18:39

    solo comento para anotarme a seguir los comentarios. esto promete. Alucinante.

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  2. Matías_NWO
    3 diciembre, 2012 a las 19:01

    Ahora solo falta que liberen la información del ADN alienígena.

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  3. Herbert West
    3 diciembre, 2012 a las 19:18

    Realmente alucinante.

    No tengo palabras para describir la belleza de la imagen.

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  4. Enrique
    3 diciembre, 2012 a las 19:26

    Lo siento pero NO. La publicidad de este artículo está tremendamente inflada. Esto NO es nada revolucionario ni nos permite ver mejor la estructura de una doble hélice de DNA. De hecho la imagen que resaltas NO es de una molécula de DNA, sino una fibra con SIETE cabos, seis moléculas de DNA dispuestas hexagonalmente alrededor de una central. La periodicidad que muestran es para este empaquetamiento, no para cada hélice individual: se confunde el todo por las partes.

    Esta imagen ha proliferado este fin de semana en la red pero en ninguna de la múltiples fuentes he visto la ESCALA de esta imagen. Incluyen la barra en la foto, y escamotean indicar su tamaño como si eso no fuera relevante, quizás lo más relevante de para interpretar este tipo de fotos.

    No, esta NO es una foto que ilustre mejor la estructura del DNA que las muchas fotos disponibles de DNA por TEM con sombreado, realizadas desde los años 60.

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  5. KC
    3 diciembre, 2012 a las 19:46

    Nunca mejor dicho: la dama ausente. Es curioso como se maneja la Historia para que al final solo salgan los que hacen lo que sea por salir en la foto.

    http://www.madrimasd.org/blogs/microbiologia/2008/08/10/98464

    Saludos.

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  6. KaRMe
    3 diciembre, 2012 a las 20:02

    KC, conste que yo he hablado de la estructura, y por mucho que nos pese la estructura la resolvieron los otros dos. Ella hizo las fotos, y era una crack recogiendo datos, ojalá fuésemos así de buenos hoy en día, que incluso con las nuevas tecnologías a veces nos salen unos churros por patrones de difracción, pero la estructura no, la estructura no es suya.

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  7. kc1994
    3 diciembre, 2012 a las 21:05

    Karme, la esencia del artículo tiene que ver con la imagen del ADN, no el ADN en sí mismo, y esa imagen existe gracias al trabajo de otra persona que no fue ni Watson, ni Crick ni Wilkins. Que supiera interpretar o no la estructura que ella mismo fotografió no tiene por qué significar que se excluya una referencia mínima (sobre todo si en el mismo artículo salen conceptos como cristalografía, imagen 51, etc.).

    Eso por no mencionar que la imagen se mostró sin el consentimiento expreso de Franklin, y todo lo que pasó después, pero no es cuestión de repetirse…

    En un artículo sobre el ADN en sí mismo te puedes permitir el lujo nombrar de nombrar a W ó C y excluir a F, pero si estás hablando de cristalografía y de imágenes, y más puntualmente sobre imágenes del ADN, digo yo que Franklin algo tendría que decir.

    Saludos.

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  8. Cronopio
    4 diciembre, 2012 a las 20:04

    Enrique, en la fuente de esta reseña puedes ver la escala. La barrita equivale a 20nm. Que son siete fibras empaquetadas, ya lo dice la reseña. No descubres nada. Lo importante a destacar es la nueva técnica. No la foto en si. La ausencia de sombreado, el escaso ruido de fondo y la profundidad de campo son excepcionales.
    Si no te has leído ni esta reseña ni has clicado para ver el abstract, ¿POR QUÉ GRITAS?

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  9. Enrique
    8 diciembre, 2012 a las 2:48

    Cronopio, no grito pero la imagen que está en éste blog NO tiene escala, y en otro montón de blogs tampoco. Sólo faltaría que una imagen publicada no en una revista académica no tuviera escala. Pero incluso ahí, sólo tiene escala la imagen «grande», el inserto ampliado carece de ella, y sólo ahí se puede medir algo interesante. E insisto, esa imagen NO muestra una doble hélice de DNA. El abstract es claramente manipulador en eso: proclama algo que no cumple. Y en un blog que presume de sentido crítico también hay que ejercerlo ante papers «serios», no sólo magufadas.

    Esa imagen NO aporta nada a la comprensión de una doble hélice de DNA:
    – No se aprecia que sea doble
    – No se aprecia que sea dextrógira o levógira
    – No se aprecia el paso de rosca de la doble hélice
    – No se aprecia el avance por resto
    – No se aprecian los surcos en la doble hélice que son esenciales para la interacción con proteínas.

    A una persona que le enseñes esta imagen NO le va a informar de ninguna de las características distintivas del DNA. Si hay que explicar detalles técnicos mas allá del alcance del lector, prefiero quedarme con rayos X, que si tienen una bonita teoría _cuantitativa_ detrás.

    Sólo se aprecia una estructura 10 veces más grande que una doble hélice individual y con una cierta periodicidad que NO coincide con ninguna escala propia del DNA. La técnica puede ser novedosa, pero no cumple lo que promete. El abstract y el título reclamen «The Visage of Double Helix» y eso brilla por su ausencia.

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  10. Cronopio
    8 diciembre, 2012 a las 15:18
  11. Enrique
    9 diciembre, 2012 a las 21:32

    Ya lo conocía, por eso me reafirmo.
    Esa imagen induce a error, sugiere que la helicidad que se ve corresponde a una doble hélice y eso es falso. La estructura que muestra es un haz _paralelo_ de hélices y el título y este blog en cambio sugieren que se trata de una hélice.

    Por otra parte, ni el método ni las fotos resultantes permiten _deducir_ (calcular) a partir de lo observado cuál es la estructura de las hélices individuales. De hecho, se parte de la base a priori de que son hélices A para explicar la periodicidad observada, no al revés. No hay un modelo que cómo deben alienarse las fibras en esos haces para que se observe esa periodicidad concreta. Por lo tanto esa foto no tiene valor predictivo ni explicativo, al contrario que la cristalografía de rayos X.

    Es más si preguntamos creo que muchos interpretarán el inserto como mostrando algo parecido a un tornillo grueso con una rosca cuyas vueltas son las marcadas por las flechas. Y esa interpretación de esa foto es falsa de toad falsedad.

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  12. Cronopio
    10 diciembre, 2012 a las 0:04

    Enrique, dices:
    «Por lo tanto esa foto no tiene valor predictivo ni explicativo, al contrario que la cristalografía de rayos X».
    Es que la cristalografía de rayos X se basa en el análisis de una sola hebra de DNA??? No. Se basa en lo mismo que este artículo. en el empaquetamiento ordenado de múltiples hebras que se produce al deshidratar la muestra. Si lo has leído bien, habrás leído esto:
    «We point out at this stage that, incidentally and ironically,
    our sample preparation route has a strong resemblance with the
    method used by Wilkins et al.
    11
    in the historical experimental
    tour de force that brought to DNA structure determination. The
    pulling and drying fiber preparation by Wilkins et al. was similar
    to the present method, where the pulling function is played by
    the convection, and drop receding shear force as well as the
    drying is played by the evaporation assisted by super
    hydrophobic surface. The two sample preparation methods
    lead to similar results, even if the aggregation length scale
    dominating in our experiment is 3 orders of magnitude smaller
    than that in Franklin experiment:
    12
    the fibers obtained by
    Franklin et al. had a typical diameter in the range of tens of
    micrometers, instead in our case the fiber diameter falls in the
    range of tens of nanometers.»

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