Des chercheurs du Forschungszentrum Jülich et de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf dirigés par le professeur Dr. Carsten Sachse utilisent la cryo-microscopie électronique, ou cryo-EM en abrégé, pour rendre les biomolécules visibles au niveau atomique. Dans un article maintenant publié dans la revue Nature Methods , ils présentent une nouvelle méthode qui combine cryo-EM avec une méthode autrement utilisée dans la recherche sur les matériaux. Les résultats sont également présentés et classés dans une Nature Compte rendu.

La technique encore relativement nouvelle de la cryo-EM présente un avantage décisif par rapport à la cristallographie aux rayons X qui est couramment utilisée depuis des décennies :les éléments constitutifs des protéines peuvent être observés dans leur environnement naturel à l'état congelé sans avoir à les convertir en un cristal artificiel au préalable. Cryo-EM est basé sur la microscopie électronique à transmission. La méthode alternative que les chercheurs ont maintenant employée, d'autre part, est un développement ultérieur de la microscopie électronique à transmission à balayage avec contraste de phase différentiel intégré, ou iDPC-STEM en abrégé.

"Cette méthode a jusqu'à présent été principalement utilisée dans la recherche sur les matériaux, où elle a déjà conduit à des résolutions très élevées. Lors de l'imagerie d'échantillons biologiques, nous avons maintenant directement atteint une qualité qui a été rendue possible pour la première fois par la cryo-microscopie électronique il y a quelques années, " déclare Carsten Sachse, directeur du centre Ernst Ruska du Forschungszentrum Jülich et professeur à l'université Heinrich Heine de Düsseldorf.

En collaboration avec des partenaires de recherche de la société d'analyse Thermo Fisher Scientific à Eindhoven, il a pu cartographier les structures protéiques à l'aide d'iDPC-STEM avec une résolution inférieure au nanomètre de 3,5 angströms. "La microscopie cryo-électronique est un peu plus avancée aujourd'hui en comparaison. Mais nos résultats montrent qu'iDPC-STEM est en principe capable, avec une certaine optimisation, d'atteindre des résolutions similaires à la cryo-EM d'aujourd'hui et d'élargir les possibilités d'analyse structurelle; en particulier pour des échantillons très hétérogènes, non uniformes ou des particules uniques lorsque les capacités de calcul de la moyenne sont limitées », déclare Carsten Sachse.

Dans la microscopie cryoélectronique conventionnelle, des milliers, parfois des dizaines ou des centaines de milliers d'instantanés d'un échantillon sont pris à partir de nombreuses directions d'observation. Un ordinateur puissant utilise ces images pour calculer un modèle tridimensionnel détaillé de la molécule ou de la particule. La microscopie électronique à balayage, quant à elle, balaye les objets ligne par ligne par petites étapes pour produire une image composite qui, comme dans la cryo-EM conventionnelle, sert de base au calcul de la structure tridimensionnelle. Comme pour la microscopie cryoélectronique, un faisceau d'électrons à faible dose est utilisé car les biomolécules sont généralement extrêmement sensibles. Cela évite que la haute énergie du faisceau ne détruise les structures sensibles. + Explorer plus loin

Cryo-microscopie électronique :Utiliser une technologie peu coûteuse pour produire des images haute résolution