Ученые увидели двойную спираль ДНК

Энцо ди Фабрицио и его коллеги из Университета Генуи разработали методику, которая позволяет "захватить" знаменитую двойную спираль ДНК с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) - носитель кода генетических построений, используемых в развитии и функционировании всех известных живых организмов и многих вирусов. Наряду с РНК и белками, ДНК является одной из трех основных макромолекул, которые являются важнейшими для всех известных форм жизни.

Ранее спирали ДНК можно было обнаружить только с помощью метода, известного как рентгеновская кристаллография. Этот метод, примененный Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году, основан на дифракции рентгеновских лучей в кристаллической решетке. Полученное изображение дифракционной картинки фиксировалось на фотопластинке. Но прямого изображения двойной спирали ДНК этот метод дать не мог. И из-за косвенного характера изображения Уотсон и Крик смогли лишь сделать вывод о существовании двойной спирали, используя сложные математические интерпретации полученного изображения. Но как бы они не старались, это были лишь теоретические представления об объекте и его форме.

Теперь же профессор Ди Фабрицио и его команда из отдела наноструктур Университета Генуи использовали современный сканирующий электронный микроскоп и получили первое прямое изображение двойной спирали ДНК.

Они применили весьма остроумный способ - создали подложку с кремниевыми наноразмерными штырьками, с водоотталкивающими свойствами. Жидкий раствор, содержащий ДНК, нанесенный на эту подложку высыхал, а молекулы растягивались на штырьках, и их можно было наблюдать. Сквозь крошечные проделанные отверстия в этой подложке, как лучи фотолампы, пробивались потоки электронов - они и смогли "подсветить" растянутые между штырьками молекулы и помочь сделать изображение нити ДНК с высоким разрешением. И перед учеными предстал прекрасный образ двойной спирали ДНК, такой, как и предсказывали Уотсон с Крика почти 60 лет назад.

Команда ученых из Генуи надеется, что их новая методика позволит исследователям наблюдать, как отдельные молекулы ДНК взаимодействуют с другими биомолекулами.

Но так как энергия электронов очень высока и мгновенно сжигает наблюдаемый образец - одиночную двойную спираль, данный метод позволяет пока наблюдать только толстые "шнуры" ДНК, состоящие из шести молекул обернутые вокруг седьмой.

Профессор Ди Фабрицио надеется в дальнейшем использовать более чувствительные детекторы, которые будут использовать низкую энергию электронов. Это должно позволить исследователям увидеть отдельные двойные спирали ДНК и даже, состоящие из одной нити.

Исследование было опубликовано в журнале NanoLetters.