Desenvolvimento precoceEditar
Nos anos 60, o uso da microscopia electrónica de transmissão para métodos de determinação de estruturas foi limitado devido aos danos causados pela radiação devido a feixes de electrões de alta energia. Os cientistas supõem que o exame de espécimes a baixas temperaturas reduziria os danos causados pela radiação induzida pelo feixe. Tanto o hélio líquido (-269 °C ou 4 K ou -452,2 °F) quanto o nitrogênio líquido (-195,79 °C ou 77 K ou -320 °F) foram considerados como criogênicos. Em 1980, Erwin Knapek e Jacques Dubochet publicaram comentários sobre danos de feixe a temperaturas criogênicas compartilhando observações que:
Cristais finos montados em película de carbono foram encontrados como sendo de 30 a 300 vezes mais resistentes ao feixe a 4 K do que à temperatura ambiente… A maioria dos nossos resultados pode ser explicada assumindo que a crioproteção na região de 4 K é fortemente dependente da temperatura.
No entanto, estes resultados não foram reproduzíveis e emendas foram publicadas na Natureza apenas dois anos depois informando que a resistência ao feixe era menos significativa do que inicialmente previsto. A proteção obtida a 4 K estava mais próxima de “dez vezes mais para amostras padrão de L-valina”, do que o que foi dito anteriormente.
Em 1981, Alasdair McDowall e Jacques Dubochet, cientistas do Laboratório Europeu de Biologia Molecular, relataram a primeira implementação bem-sucedida do crio-EM. McDowall e Dubochet vitrificaram água pura em uma película fina pulverizando-a em uma película de carbono hidrofílico que foi rapidamente mergulhada em criogênio (propano líquido ou eteno líquido resfriado a 77 K). A fina camada de gelo amorfo tinha menos de 1 µm de espessura e um padrão de difração de elétrons confirmou a presença de gelo amorfo/vitreoso. Em 1984, o grupo de Dubochet demonstrou o poder do crio-EM na biologia estrutural com análise do adenovírus vitrificado tipo 2, bacteriófago T4, vírus da floresta Semliki, bacteriófago CbK e vírus Vesicular-estomatis-Vírus.
2017 Prêmio Nobel de QuímicaEdit
Em 2017, três cientistas, Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson, receberam o Prêmio Nobel de Química por desenvolverem uma técnica que imagearia biomoléculas.
Potencial rival da cristalografia de raios XEdit
As de 27 de outubro de 2020 A cristalografia de raios X tem sido usada para a imagem de 150494 amostras biológicas e é a técnica dominante na microscopia biológica, com o Cryo-EM muito atrás em apenas 6016.
No entanto, de acordo com a Natureza, os avanços nos detectores de electrões directos (frequentemente referidos como dispositivos de detecção directa ou DDD) na Universidade de Cambridge e a automatização da produção de amostras pela SPT labtech levaram a um aumento da utilização em campos biológicos, tornando o Cryo-EM num potencial rival.
A resolução da cristalografia de raios X é limitada pela pureza dos cristais, e a criação destas amostras é muito demorada, levando até meses ou mesmo anos. Além disso, algumas proteínas são difíceis de cristalizar. Embora a preparação da amostra para Cryo-EM ainda seja trabalhosa, ela não tem esses problemas, pois observa a amostra em seu “estado nativo”.
De acordo com a Proteopedia, a resolução mediana alcançada pela cristalografia de raios X (a partir de 19 de maio de 2019) no Banco de Dados de Proteínas é 2.05 Å, e a resolução mais alta registrada (a partir de 27 de outubro de 2020) é de 0,48 Å. A partir de 2020, a maioria das estruturas protéicas determinadas pelo Cryo-EM estão com uma resolução mais baixa de 3-4 Å. No entanto, as melhores resoluções Cryo-EM estão se aproximando de 1,5 Å, tornando-o um competidor justo em resolução em alguns casos.