Visualizando los sorprendentes materiales estructurales de las neuronas

Por Gustavo R. Plaza (UPM)

Las ténicas de microscopía óptica más avanzadas permiten visualizar con extraordinaria resolución los materiales estructurales de nuestras células. Un reciente estudio dirigido por la Profesora Xiaowei Zhuang muestra la estructura tubular de los axones neuronales.

Tradicionalmente, los microscopios ópticos permiten adquirir imágenes en las que en el mejor de los casos la resolución alcanzada es del orden de centenares de nanómetros (es decir, por encima de 0.0001mm). Sin embargo en las últimas dos decadas, en especial la última, hemos sido testigos del desarrollo de técnicas ingeniosas que permiten mejorar esta resolución para visualizar moléculas biológicas. La resolución alcanzada es en este caso del orden de decenas de nanómetros. El gran interés es contribuir al estudio de las biomoléculas en el interior de las células, dando alas a la exploración microscópica de los secretos de la vida.

Una de estas técnicas ha sido bautizada con un nombre de aires tan matemáticos como microscopía de reconstrucción óptica estocástica (STochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM), y ha sido desarrollada por el Grupo de la Profesora Xiaowei Zhuang en Boston. La técnica utiliza microscopía de fluorescencia. Se utilizan pequeñas moléculas fluorescentes que pueden adherirse a las biomoléculas de interes. La idea básica de esta técnica es iluminar sólo una pequeña cantidad de las moléculas fluorescentes en cada instante y localizar con gran precisión su posición (los interesados pueden ver más detalles en el vídeo de este enlace).

Imágenes mostrando la excelente resolución alcanzada por microscopía de fluorescencia convencional y por la técnica STORM (ver texto; imagen: X. Zhuang).

Con esta ingeniosa y eficaz técnica, se han obtenido recientemente imágenes de tres proteínas que forman parte de la estructura tubular que contribuye a la resistencia y rigidez de los axones de las neuronas. Dichas proteínas se ensamblan en una estructura repetitiva a lo largo del axón, formando barras en la dirección axial del axón y anillos transversales. Una organización semejante sería la que podría proponer un ingeniero para una estructura tubular. El ingeniero elegiría los tamaños de los anillos y de las barras de forma que tuvieran la rigidez y la resistencia apropiadas. La solución encontrada por la naturaleza para los axones debe cumplir con estos requisitos, si bien la comprensión de estos detalles está esperando el análisis de los científicos apasionados por los materiales biológicos…

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