{"id":6917,"date":"2014-10-25T11:15:57","date_gmt":"2014-10-25T14:15:57","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=6917"},"modified":"2014-10-25T11:15:57","modified_gmt":"2014-10-25T14:15:57","slug":"a-bioqumica-bela-ainda-mais-com-um-nobel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2014\/10\/a-bioqumica-bela-ainda-mais-com-um-nobel\/","title":{"rendered":"A Bioqu\u00edmica \u00e9 Bela. Ainda mais com um Nobel."},"content":{"rendered":"
\"bioqu\u00edmica<\/a>
C\u00e9lulas em pr\u00f3fase (esq.) e an\u00e1fase (dir.), com histonas e taxas de crescimento de microt\u00fabulos. Gr\u00e1fico mostra distribui\u00e7\u00e3o de taxas de crescimento de diferentes est\u00e1gios da mitose, numa m\u00e9dia a partir de um grupo de 9 a 12 c\u00e9lulas. [Cr\u00e9dito: Betzig Lab\/HHMI]<\/figcaption><\/figure>\n

Contra\u00e7\u00f5es musculares. Intera\u00e7\u00f5es celulares. Citocinese. Int\u00e9rfase. Met\u00e1fase. An\u00e1fase. Presentes nas aulas de Biologia a partir do ensino m\u00e9dio, esses termos designam fen\u00f4menos riqu\u00edssimos que \u2014 como algumas rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas bem mais simples<\/a> \u2014 est\u00e3o acontecendo em cada ser vivo presente neste momento. Tamb\u00e9m h\u00e1 muita beleza oculta nos laborat\u00f3rios de Bioqu\u00edmica. E ela tamb\u00e9m est\u00e1 sendo descoberta e observada com novas tecnologias na microscopia, que come\u00e7aram a ser desenvolvidas h\u00e1 10 anos por Eric Betzig. Os resultados come\u00e7am a aparecer agora e s\u00e3o t\u00e3o promissores que j\u00e1 lhe valeram um Pr\u00eamio Nobel.<\/p>\n

A nova tecnologia chama-se lattice light sheet microscope<\/em> [algo como microsc\u00f3pio de folha de luz treli\u00e7ada] e permite que bi\u00f3logos moleculares fa\u00e7am v\u00eddeos de processos biol\u00f3gicos de diversas escalas temporais e espaciais: dos movimentos de prote\u00ednas isoladas ao desenvolvimento embrion\u00e1rio. Al\u00e9m de Eric Betzig, do Janelia Research Campus<\/a>, vinculado ao Howard Hughes Medical Institute, a pesquisa contou com a colabora\u00e7\u00e3o dos p\u00f3s-doutorandos Bi-Chang Chen (Research Center for Applied Sciences de Taiwan), Wesley Legant e Kai Wang. A descri\u00e7\u00e3o do novo microsc\u00f3pio e suas aplica\u00e7\u00f5es foram publicadas pelos autores na edi\u00e7\u00e3o de ontem da revista Science<\/em>. O paper<\/em> publicado cont\u00e9m os primeiros v\u00eddeos experimentais produzidos pelos pesquisadores.<\/p>\n

\"20110225<\/a>
Eric Betzig. [Betzig Lab\/HHMI]<\/figcaption><\/figure>\n

Betzig foi um dos tr\u00eas laureados com o Pr\u00eamio Nobel de Qu\u00edmica de 2014<\/a>. H\u00e1 dez anos, ele vem desenvolvendo novas tecnologias de imageamento microsc\u00f3pico, especialmente para a \u00e1rea bioqu\u00edmica. Suas teorias e t\u00e9cnicas t\u00eam permitido que os bi\u00f3logos possam observar de maneira mais clara e mais direta os movimentos das menores estruturas celulares. Mas todo avan\u00e7o tem seus pre\u00e7os. Fazer imagens da vida \u00edntima das c\u00e9lulas em alta resolu\u00e7\u00e3o e em 3D implicava no sacrif\u00edcio da velocidade da imagem e at\u00e9 mesmo causava danos \u00e0s c\u00e9lulas por toxidade foto-induzida.<\/p>\n

\"T<\/a>
Renderiza\u00e7\u00e3o em oito pontos consecutivos de um protozo\u00e1rio da esp\u00e9cie T. thermopila<\/em>. Tomado de um conjunto de 1250 pontos temporais. [Cr\u00e9dito: Betzig Lab\/HHMI]<\/figcaption><\/figure>\n

O novo microsc\u00f3pio \u00e9 um aperfei\u00e7oamento de outro revelado por Betzig em 2011 e usa alguns truques para resolver os problemas do chamado plano Bessel (o len\u00e7ol de luz virtual com que o microsc\u00f3pio ilumina as amostras). \u201cN\u00e3o era apenas um refinado pincel de luz – ele tinha uns l\u00f3bulos laterais escurecidos\u201d, explicou Betzig ao Phys.org<\/em><\/a><\/strong>. \u201cAssim, quando varria-se a amostra, voc\u00ea tinha uma luz desfocada\u201d. Uma solu\u00e7\u00e3o seria mudar a posi\u00e7\u00e3o do plano passo-a-passo pela amostra e depois corrigir os borr\u00f5es computacionalmente \u2014 uma t\u00e9cnica conhecida como ilumina\u00e7\u00e3o estruturada. Uma esp\u00e9cie de photoshop<\/em> cient\u00edfico.<\/p>\n

No v\u00eddeo a seguir, por exemplo, podemos observar o plano Bessel em a\u00e7\u00e3o durante a observa\u00e7\u00e3o de uma fechadura dorsal de um embri\u00e3o de D. melanogaster<\/em><\/a> que expressa GFP\/DE-cadherin para real\u00e7ar as jun\u00e7\u00f5es celulares.<\/p>\n

Movie S16 High Resolution<\/a> from HHMI NEWS<\/a> on Vimeo<\/a>.<\/p>\n

A ilumina\u00e7\u00e3o estruturada tamb\u00e9m pode ser usada para superar os limites dos microsc\u00f3pios \u00f3pticos comuns. Ao aplicar essa t\u00e9cnica de super-resolu\u00e7\u00e3o, Betzig e seus colaboradores conseguiram mover o plano Bessel de modo a produzir um padr\u00e3o de luz parecido com uma treli\u00e7a. \u201cN\u00f3s n\u00e3o apenas nos livramos do problema do l\u00f3bulo escuro, n\u00f3s acabamos ultrapassando um pouco o limite de difra\u00e7\u00e3o\u201d, diz Betzig. Como ainda havia o problema da toxidade da luz para algumas amostras que exigiam longas exposi\u00e7\u00f5es, os pesquisadores resolveram dividir o plano Bessel em sete partes paralelas. Segundo Betzig, a foto-toxidade \u201cfoi pra baixo\u201d com sete feixes de luz. Esse efeito poderia ser melhorado com mais divis\u00f5es?<\/p>\n

Betzig voltou \u00e0s suas teorias, retomando inclusive aspectos do come\u00e7o do seu trabalho, quando j\u00e1 imaginava uma t\u00e9cnica para limitar danos \u00e0s c\u00e9lulas com o uso de um largo arranjo tridimensional de focos de luz. Isso foi em 2005, quando Betzig estava chegando ao Instituto Janelia e n\u00e3o teve muito tempo para testar a ideia. Em seu novo modelo, ele prop\u00f4s certas modifica\u00e7\u00f5es que permitiram a destrui\u00e7\u00e3o dos indesej\u00e1veis l\u00f3bulos escurecidos.<\/p>\n

\"20120727<\/a>
Bi-Chang Chen [Betzig Lab\/HMMI]<\/figcaption><\/figure>\n

Ao longo de meses de trabalho, Chen e Wang botaram essas modifica\u00e7\u00f5es em pr\u00e1tica em testes experimentais. Os resultados mostraram que esses (velhos) novos arranjos mataram tr\u00eas coelhos numa cajadada s\u00f3: a folha de luz treli\u00e7ada \u00e9 o tipo de plano estruturado que (1) espalha a energia luminosa, (2) reduz a foto-toxidade e (3) anula o problema dos l\u00f3bulos.<\/p>\n

O novo microsc\u00f3pio opera em dois modos. Um usa o princ\u00edpio da ilumina\u00e7\u00e3o estruturada para criar imagens de alta resolu\u00e7\u00e3o. Nesse caso, a imagem final \u00e9 formada pela coleta e processamento das m\u00faltiplas imagens de cada plano da amostra. O imageamento pode ser acelerado para capturar processos mais velozes \u2014 ainda que com uma resolu\u00e7\u00e3o menor, chamada de modo \u201cpontilhado\u201d. Nesse modo pontilhado, a exposi\u00e7\u00e3o luminosa \u00e9 menor e portanto as c\u00e9lulas sofrem menos danos.<\/p>\n

\"20120727-0043-Kai-Wang-900_thumb.jpg\"<\/a>
Kai Wang [Betzig Lab\/HHMI]<\/figcaption><\/figure>\n

A alta resolu\u00e7\u00e3o do novo aparelho permite a grava\u00e7\u00e3o de movimentos de prote\u00ednas em tr\u00eas dimens\u00f5es. \u201cNormalmente,\u201d \u2014 explica Betzig \u2014 \u201cquando se fazem estudos de uma \u00fanica mol\u00e9cula, eles t\u00eam de ser feitos em c\u00e9lulas planas e finas, porque a luz ficaria desfocada com a espessura\u201d. Essa limita\u00e7\u00e3o foi superada com o sistema de ilumina\u00e7\u00e3o estruturada rec\u00e9m-descoberto. A varredura por folha de luz treli\u00e7ada permite que mol\u00e9culas individuais sejam vistas mesmo em grandes amostras multicelulares. O novo microsc\u00f3pio \u00e9 \u00e1gil o bastante para rastrear a rapidez do crescimento e retra\u00e7\u00e3o de componentes do citoesqueleto durante a divis\u00e3o celular. Ou as contra\u00e7\u00f5es musculares\u00a0musculares num embri\u00e3o de C. elegans<\/em><\/a>, gravadas no v\u00eddeo a seguir:<\/p>\n

Movie S6 High Resolution<\/a> from HHMI NEWS<\/a> on Vimeo<\/a>.<\/p>\n

\"20120727<\/a>
Wesley Legant [Betzig Lab\/HHMI]<\/figcaption><\/figure>\n

Betzig e seus colaboradores tamb\u00e9m est\u00e3o sendo bastante \u00e1geis na divulga\u00e7\u00e3o do invento. Al\u00e9m dos dois v\u00eddeos que apresentamos aqui, foram publicados outros 30 neste canal do Vimeo<\/a>. O rec\u00e9m-laureado Nobel de Qu\u00edmica quer que o novo sistema seja amplamente usado e experimentado, mesmo que ainda esteja em desenvolvimento. Chen, Legant e Wang est\u00e3o trabalhando com trinta equipes de bi\u00f3logos para descobrir melhores aplica\u00e7\u00f5es do novo aparelho. \u201cSabemos o que ele pode oferecer em termos de imagem, mas acho que h\u00e1 um monte de aplica\u00e7\u00f5es para as quais n\u00e3o pensamos\u201d, conclui Legant.<\/p>\n

A equipe j\u00e1 construiu um segundo microsc\u00f3pio para o Janelia Advanced Imaging Center \u2014 onde estar\u00e1 dispon\u00edvel gratuitamente aos cientistas visitantes (mais informa\u00e7\u00f5es sobre essa disponibilidade aqui<\/a>). Outros dois novos microsc\u00f3pios foram enviados para laborat\u00f3rios em Harvard e na Universidade da Calif\u00f3rnia, em S\u00e3o Francisco.<\/p>\n

REFER\u00caNCIA<\/h3>\n
\"rb2_large_gray25\"<\/a>CHEN, Bi-Chang et. al. Lattice light-sheet microscopy<\/strong>: Imaging molecules to embryos at high spatiotemporal resolution. Science<\/em> 24 October 2014: Vol. 346 no. 6208 DOI: 10.1126\/science.1257998<\/a><\/pre>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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