В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик установили, что структура ДНК представляет собой двойную спираль. Учёные определили это, используя данные рентгеноструктурного анализа, полученные Морисом Уилкинсом и Розалиндой Франклин.
Этот метод анализа основан на дифракции рентгеновских лучей на трёхмерной кристаллической решётке, в узлах которой в данном случае были расположены молекулы ДНК.
Дифракционная картина регистрируется на фотопластинке. В случае ДНК выходное изображение представляет собой сложнейшую комбинацию точек, положение которых определяется расположением атомов в молекуле. "Расшифровка" такого изображения требует сложного математического подхода.
Получаемые данные позволяют определить местоположение атомов, межатомные расстояния, общую структуру молекул и многое другое. Но как бы точны ни были расчётные модели, они всё равно дают лишь теоретическое представление об объекте исследования.
Учёные из Итальянского технологического института (IIT) решили изменить ситуацию и сфотографировать ДНК напрямую. С помощью электронного микроскопа они запечатлели знаменитую двойную спираль во всём её великолепии на фотографии, что стало возможным благодаря своеобразному трюку.
Энзо Ди Фабрицио (Enzo Di Fabrizio) и его коллеги разработали уникальный метод нанесения образца, который позволил сделать заветную фотографию просвечивающим электронным микроскопом.
Учёные создали кремниевую подложку с наноразмерными столбиками из кремния, которые обладают водоотталкивающими свойствами. В результате при нанесении влага из раствора с ДНК чрезвычайно быстро испаряется, оставляя молекулы растянутыми и полностью готовыми к "просмотру".
Помимо этого исследователи снабдили подложку множеством крошечных отверстий, через которые проникают пучки электронов. Это позволило получить изображение с высоким разрешением.
Все старания учёных окупились сторицей: на снимке перед ними предстала нить из двойных спиралей ДНК, напоминающая штопор с очень плотными витками. (К сожалению, на настоящий момент учёные имеют возможность работать лишь с "канатами" из ДНК, которые состоят из шести молекул, закрученных вокруг седьмой. Причина в слишком большой энергии электронов, используемых микроскопом, поток частиц мгновенно разрушит одиночную двойную спираль.)
Итальянцы надеются, что вскоре новая технология исследования поможет рассмотреть, каким образом ДНК взаимодействует с другими биологически активными молекулами, например, с белками и РНК.
Сейчас специалисты продолжают поиски более чувствительных детекторов с меньшей энергией электронов, а также совершенствуют метод подготовки образцов для анализа.
Что ж, вполне вероятно, что вскоре мы увидим и "личную" фотографию легендарной двойной спирали. А пока с "групповым" снимком и результатами исследования можно ознакомиться в статье в журнале Nano Letters.
Также по теме: Новый анализатор ДНК выдаёт генетический портрет преступника за 25 минут Синтетические биологи готовятся найти ДНК на Марсе Геном человека оказался сложнее, чем думали раньше Нити ДНК определяют форму наночастиц золота Детектор из золота и ДНК поможет доказать существование тёмной материи
