Показаны снимки ДНК высокого разрешения
Изображение: Maurice Y. Lee, Stanford University
Генетики разработали новую технологию визуализации ДНК, которая может помочь исследовать тончайшую структуру двойной цепи. Теперь ученые смогут понять, какие последствия могут возникнуть из-за повреждения ДНК, и как внутриклеточные процессы влияют на активность генов. Статья опубликована в журнале Optica.
Метод опирается на технику одномолекулярной микроскопии, которая позволяет разглядеть отдельные молекулы за счет регистрации положения и ориентации частиц флуоресцентных красителей, прикрепленных к нити ДНК.
Нить ДНК очень длинная, однако ее толщина составляет всего лишь несколько нанометров. Чтобы получить ее изображение, необходимо прибегнуть к хитрости. Можно визуализировать не саму ДНК, а излучающие свет флуоресцентные молекулы, которые прикреплены к нуклеиновой кислоте. При этом ориентация молекул позволяет судить о внутренней структуре азотистых оснований. Однако до сих пор было довольно трудно понять, как именно ориентируются красители.
Изображения ДНК высокого разрешения со схемой, показывающей, как ориентируются молекулы красителей.
Изображение: osapublishing.org
Чтобы решить эту проблему, ученые воспользовались одномолекулярным микроскопом с электрооптическим модулятором. Это устройство изменяет поляризацию лазерного луча, который освещает молекулы красителя. Те частицы, чья ориентация соответствует ориентации колебаний электромагнитной волны, будут отражать более яркий свет. Микроскоп делает множество кадров, каждый раз меняя поляризацию, в результате чего в одном случае определенные молекулы будут яркими, а в другом — менее. Конечно, это касается только тех частиц красителя, что закрепились на поверхности ДНК, свободные же будут постоянно вращаться, отображаясь как размытое пятно. В целом, это позволяет получить контрастную картинку двойной спирали.
Исследователи протестировали свою технологию с использованием интеркалирующего красителя, молекулы которого проникали между основаниями ДНК. Одно изображение было получено с помощью 300 тысяч частиц флуоресцентного вещества и 30 тысяч кадров, сделанных примерно за 13 минут.