Sous un microscope électronique, une protéine apparaît comme une série d'ombres floues — des centaines de milliers de clichés de la même molécule, mais sous des angles différents et avec un fort bruit. Autrefois, à partir de ces ombres, on assemblait d'abord une « brume » volumique — une carte de la répartition de la charge électrique à l'intérieur de la protéine. Et ce n'est qu'ensuite, en regardant cette brume comme un sculpteur regarde un bloc de marbre, qu'on taillait le modèle atomique.
La nouvelle approche fait autrement. Elle prend un gabarit prêt à l'emploi de la chaîne protéique — comme une armature en fil de fer — et commence à la plier, la tordre et la déplacer jusqu'à ce que les ombres de cette armature correspondent aux vraies images. Pas de brume intermédiaire. La protéine est comparée directement aux images, comme si l'on vérifiait la forme d'une clé en l'insérant dans la serrure, plutôt qu'en dessinant la serrure d'après une empreinte.
Pour que l'armature se plie de manière crédible, ses mouvements sont contraints par des règles qui empêchent la protéine de « se casser ». C'est comme une poupée articulée : les bras et les jambes ne pivotent qu'au niveau des articulations. Sur des données artificielles, la méthode a reconstruit à la fois des chaînes simples et des protéines complexes à plusieurs chaînes, capturant même les transitions entre différentes formes.
Au final, le chemin des ombres floues au modèle net s'est raccourci d'une étape. Et plus le chemin est court, moins d'erreurs s'accumulent en route.
Dans une expérience de cryomicroscopie électronique, les molécules de protéines sont congelées si rapidement que l'eau qui les entoure n'a pas le temps de devenir de la glace, mais se transforme en verre.