Complexos biológicos em ação, in vitro e in silício (Explorando Big-Data em criomicroscopia eletrônica)

Resumo

Moléculas biológicas em solução são a base da vida. Soluções vitrificadas de complexos biológicos podem agora ser visualizadas diretamente em um microscópio eletrônico criogênico (crio-ME), e fornecer uma janela para a visualização do funcionamento de nossas máquinas biomoleculares. No entanto, as moléculas toleram apenas uma dose muito baixa de exposição a elétrons e os dados brutos são, portanto, necessariamente muito ruidosos. Enormes conjuntos de dados (~Terabytes) devem ser coletados para atingir informação suficiente para responder a perguntas biológicas sutis. Extrair informações intrínsecas de dados muito ruidosos pode exigir a resolução de alguns dos maiores problemas de autovetor-autovalor conhecidos pela ciência. Décadas de avanços metodológicos levaram à atual "revolução da resolução" crio-ME. Especialmente importante foi o recente advento de eficientes "detectores diretos de elétrons " que levaram a uma avalanche de novas estruturas (2017 Wiley Award; 2017 Nobel Prize in Chemistry). A última geração de criomicroscópio eletrônico foi recentemente instalada no LNNano/CNPEM. Com esse projeto queremos alcançar uma massa crítica de pesquisadores no novo centro de crio-ME para catapultar o Brasil para a vanguarda da comunidade internacional da área. Criaremos procedimentos eficientes de coleta e processamento de dados para a comunidade brasileira. Esses procedimentos incluirão metodologia avançada de instrumentação (preparação de amostras, câmeras, controle de qualidade de dados, correção completa do CTF de conjunto de dados, etc.) bem como metodologia de biologia estrutural (análise 4D, refinamentos locais, modelagem atômica, identificação de glicosilação, etc.). Estas novas metodologias ajudaram a otimizar a produção da instrumentação do LNNano/CNPEM. Devemos treinar uma nova geração de especialistas para a qual há uma enorme demanda (e para combater a contínua fuga de cérebros). Todos os pesquisadores também resolverão estruturas de crio-ME, como as de patógenos virais relevantes para o Brasil (entre eles, zika e dengue). (AU)