La cryo-microscopie, une alternative à la cristallographie aux rayons X ?

Abstract

De récentes avancées technologiques révolutionnent le domaine des biologistes structuralistes. Plus précisément, des progrès spectaculaires liés au développement de nouvelles technologies de capture d’images de microscope électronique (la détection directe d’électrons) ainsi que la mise à disposition de nouveaux logiciels d’analyse d’images ont conduit à une percée en terme de résolution en cryo-microscopie électronique à transmission. Il est ainsi possible de calculer relativement rapidement des structures à haute résolution de molécules biologiques dont l’étude résiste aux méthodes plus classiques comme la diffraction des rayons X ou la résonance magnétique nucléaire (RMN). Ces structures ainsi obtenues peuvent aussi venir en complément des informations structurales déjà décrites par d’autres méthodes. Certaines de ces nouvelles structures résolues grâce à la cryo-microscopie électronique révèlent pour la première fois le fonctionnement précis de mécanismes essentiels au bon déroulement physiologique d’une cellule. La capacité à résoudre ces structures à la résolution du détail atomique est une condition essentielle pour le développement de nouveaux médicaments ayant comme cible thérapeutique ces protéines d’intérêt. Grâce à ces avancées techniques que nous résumons ici, des questions biologiques et médicales sont maintenant devenues accessibles, ce qui était inconcevable il y a seulement cinq ans.

Recent technological advances have revolutionized the field of structural biologists. Specifically, dramatic progress related to the development of new electron microscopes and image capture (direct electron detection camera) and the provision of new image analysis software has led to a breakthrough in terms of resolution attained using cryo-electron transmission microscopy. It is thus possible to calculate relatively quickly high-resolution structures of biological molecules whom structural study still resists to more conventional methods such as X-ray diffraction or nuclear magnetic resonance (NMR). These structures thus obtained may also bring complementary structural information to those already described by other methods. Some of these new structures resolved through cryo-electron microscopy revealed for the first time the precise operation of essential mechanisms necessary for the good physiological process of a cell. The ability to solve these structures at atomic resolution detail is essential for the development of new drugs that target these proteins of therapeutic interest. Thanks to these advanced techniques that we summarize in this revew, biological and medical issues have now become accessible, whereas this approach was inconceivable only five yeras ago. ‡