Nuevo método computacional lleva la criomicroscopía electrónica más allá de los límites físicos de resolución

La criomicroscopía electrónica se ha convertido en una herramienta poderosa para determinar las estructuras de proteínas, virus y complejos moleculares con resolución casi atómica. Sin embargo, la resolución alcanzable está fundamentalmente limitada por la frecuencia de muestreo de Nyquist, que está determinada por el tamaño del píxel del detector y la magnificación del microscopio. Una vez que se alcanza este límite físico, los investigadores típicamente deben recolectar los datos a mayor magnificación, lo que requiere tiempo adicional de microscopio, mayor capacidad de almacenamiento y frecuentemente menos partículas por imagen.

Un equipo del Centro de Investigación Exploratoria sobre Vida y Sistemas Vivos y el Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas de Japón desarrolló un método computacional llamado Post-Acquisition Super Resolution (PASR), que permite a los conjuntos de datos de criomicroscopía electrónica superar los límites físicos convencionales de Nyquist después de la recolección de datos. PASR funciona subdividiendo computacionalmente los píxeles del detector antes de la corrección de movimiento, lo que permite recuperar información estructural de mayor frecuencia a partir de los sutiles movimientos de las partículas entre los cuadros de la película.

El método fue probado exitosamente en múltiples conjuntos de datos, incluyendo apoferritina, virus adenoasociado, ureasa de judía y el virus gigante Melbournevirus, utilizando programas estándar de procesamiento de criomicroscopía electrónica como RELION y CryoSPARC. PASR mejoró la calidad de los mapas y permitió reconstrucciones de mayor resolución sin artefactos visibles.

Este enfoque podría reducir el tiempo de uso del microscopio y las demandas de almacenamiento de datos, al tiempo que mejora el análisis de complejos biológicos grandes, flexibles o heterogéneos. La capacidad de obtener mayor resolución a partir de datos ya recolectados representa un avance significativo para los laboratorios que trabajan con muestras difíciles de obtener o con cantidades limitadas de material biológico.