29.11.2012

Структура ДНК впервые по-настоящему визуализирована

Структура ДНК была открыта с помощью метода рентгеновской кристаллографии, который опирается на рассеяние рентгеновских лучей, происходящее на атомах в узлах кристаллической решётки. В случае с кристаллом молекулы ДНК на регистрирующей фотопластинке получалась сложнейшая комбинация точек, соответствующая характеру расположения атомов в молекуле и молекул в исследуемом кристалле. Интерпретация такого сорта экспериментальных результатов требует кропотливой математической (компьютерной) обработки, но только она в состоянии подобрать наиболее вероятную кристаллическую структуру, характер рассеяния рентгеновских лучей которой будет теоретически максимально близок или идентичен наблюдаемой картинке.

Другое дело — снимки, полученные с помощью электронного микроскопа. Тут можно своими глазами посмотреть на то, как в действительности выглядит молекула ДНК и насколько эта реальность совпадает с общепринятой, но всё же теоретической картиной, предложенной Уотсоном и Криком. Главной изюминкой рассматриваемой работы стал разработанный учёными из Университета Генуи (Италия) метод приготовления образца для использования совместно с просвечивающим электронным микроскопом.

На кремниевой подложке был создан набор наноразмерных кремниевых же столбиков, на которые затем был нанесён водный раствор, содержащий исследуемые молекулы ДНК. Столбики, обладающие сильными водоотталкивающими свойствами, обеспечили очень быстрое испарение влаги, после чего на них остались только вытянутые в полный рост и готовые к пристальному рассмотрению нити ДНК. Кроме того, в подложке предварительно были «просверлены» мельчайшие отверстия, через которые и проходил поток электронов, необходимых для формирования изображений высокого разрешения.

Вот так перед взором учёных предстал «штопор жизни» — ясно различимые двойные спирали ДНК. Авторы надеются, что их методика позволит проводить визуализацию процессов взаимодействия молекул ДНК с другими биомолекулами (РНК и протеинами). Впрочем, пока способ не даёт разглядывать отдельно стоящие спирали индивидуальных ДНК-молекул. Он работает только с целыми «молекулярными ансамблями», состоящими из нескольких, вплоть до шести, молекул ДНК, которые сплетены вокруг седьмой, играющей роль стержня.

Исследователи надеются, что в дальнейшем с использованием более чувствительных детекторов, способных реагировать на низкоэнергетичные электроны, им удастся рассмотреть и индивидуальную двойную спираль ДНК.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nano Letters.

Роман Иванов

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА