Un método de nanoscopía muestra las vías de transferencia de electrones

Un grupo del IBEC ha desarrollado una nueva técnica de microscopía capaz de medir la conductancia de moléculas individuales, arrojando luz sobre los mecanismos moleculares que se esconden tras procesos biológicos como la respiración, la fotosíntesis y la regeneración.

En su publicación en la revista Small, el grupo Nanoprobes and Nanoswitches describe un nueva forma de observar las vías de conducción en las proteínas y complejos redox – en las que la transferencia de electrones causa un cambio en la oxidación – en la nanoescala.

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La transferencia de electrones en proteínas es esencial en procesos biológicos cruciales; La respiración celular, por ejemplo, consiste en la oxidación de glucosa a CO2 y la reducción de oxígeno en agua. A pesar de que los aspectos básicos de la transferencia de electrones han sido estudiados a fondo, hasta el momento no ha habido ninguna herramienta capaz de examinar los canales nanométricos en que los electrones se transfieren.

Arriba: Imágenes simultáneas de alta resolución: el nuevo método, DECC, a la derecha. Una única proteína
azurina muestra un punto submolecular con alta conductancia diferencial rodeada por una región de conductancia inferior. Abajo: vista desde arriba de una proteina Azurina sobre una superficie de oro plana a nivel atómico. La proteína está adherida a la superficie a través de un par de residuos de cisteína (en verde); los residuos hidrofóbicos (en azul) rodean el centro redox (marrón).

El grupo del IBEC, experto en microscopía de efecto túnel electroquímica, ha incorporado la técnica de modulación por corriente alterno a esta microscopía permitiéndoles medir las propiedades electrónicas locales de un electrodo, así como los procesos redox que suceden en la interfase entre el electrodo y la solución de inmersión. “Este método, la microscopía de Conducción Electroquímica Diferencial (o DECC, del inglés Differential Electrochemical Conductance imaging), nos ha permitido ver la oxidación reversible de un electrodo de hierro en la nanoescala”, dice la primera autora del estudio Montserrat López, una estudiante de doctorado en el grupo del profesor ICREA Pau Gorostiza Nanoprobes and Nanoswitches. “También lo hemos usado para obtener imágenes de un sistema redox biomolecular, la proteína Azurina inmovilizada sobre oro”.

En particular, los investigadores fueron capaces de ver las regiones submoleculares con alta conductancia que actúan como vías para la transferencia de electrones dentro de la proteína. Además de permitir importantes avances en bioquímica y bionanotecnología, este método también abrirá nuevas posibilidades para el diseño y optimización de la electrónica molecular, donde los compuestos sintéticos son componentes para la construcción de dispositivos nanoelectrónicos.

Artículo de referencia: M. López-Martínez, J. M. Artés, V. Sarasso, M. Carminati, I. Díez-Pérez, F. Sanz, & P. Gorostiza (2017). Differential Electrochemical Conductance Imaging at the Nanoscale. Small, epub ahead of print

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