С 1952 года ДНК секвенировалась, модифицировалась и широко изучалась, но ни один метод не смог дать четких прямых изображений ДНК. Затем в 2012 году Энцо ди Фабрицио и его команда из итальянского Университета Катандзаро совершили экспериментальный прорыв, используя просвечивающий электронный микроскоп для получения изображения ступеней ДНК в плоской проекции, что впервые позволило визуально идентифицировать ДНК. периодическая закрутка спирали.Сегодня Энцо ди Фабрицио и его коллеги доктор Моника Марини, профессор Андреа Фалки и доктор Сергей Лопатин вместе со своей международной командой исследователей из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (КАУСТ), Саудовская Аравия, сделали еще один шаг вперед. , создавая — — самое первое прямое изображение цепи ДНК с разрешением в 20 раз лучше, чем полученное Ди Фабрицио в 2012 году.
Это рекордное разрешение (1,5 A) позволяет беспрецедентно считывать структурные молекулы ДНК, показывая количественные и качественные характеристики сахарно-фосфатного остова, внутренних парных оснований CG AT, вплоть до водородных связей, соединяющих нуклеотиды. Другие количественные измерения геометрии спирали, такие как канавки и наклон, также были выведены и успешно сравнены с измерениями дифракции рентгеновских лучей.
Результаты этого исследования будут опубликованы в Science Advances.Энцо ди Фабрицио объясняет, почему на то, чтобы увидеть ДНК, потребовалось так много времени. «Прямое изображение ДНК трудно получить по двум причинам: элементы, составляющие молекулы ДНК, имеют очень низкий контраст, и существует внутренняя сложность в приготовлении образца при сохранении его первоначальной формы и размера. Наша новая технология преодолевает обе проблемы. " Для получения изображения ДНК Ди Фабрицио использовал просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения (HRTEM), который позволил получить изображение взвешенной одиночной молекулы ДНК при комнатной температуре без необходимости дополнительной обработки, которая могла бы вызвать нарушение исходной структуры цепи.
Результат этого исследования открывает дверь к более глубокому пониманию драматического воздействия эпигенетических факторов на генетический материал. «ДНК — это еще не все», — подчеркивает Ди Фабрицио, — «два идентичных гена могут экспрессировать разные белки с очень разными характеристиками из-за простой метильной группы, помещенной между основаниями. Эти различия связаны не с генетическими мутациями, а с активацией или дезактивацией гена. кодировка. " — говорит Ди Фабрицио.
Эпигенетические влияния вызываются «факторами окружающей среды», такими как диета, химическое воздействие и вызванные стрессом метаболические изменения, и теперь, впервые, мы можем измерить детали метилирования или фосфорилирования пары оснований благодаря новому методу подготовки к HRTEM-визуализации. «Это плодотворное исследование, которое, как мы надеемся, откроет путь к более глубокому пониманию функционирования ДНК, эпигенетики и взаимодействия ДНК с белками, что также внесет взаимный вклад в молекулярную динамику», — заключает Ди Фабрицио.