Het is misschien wel de meest bekende structuur in de biologie, maar pas een paar jaar geleden maakten biofysicus Enzo di Fabrizio en zijn collega's de eerste directe beelden van de dubbele DNA-helix met een elektronenmicroscoop.

Nutsvoorzieningen, di Fabrizio en zijn laboratoriumgroep bij KAUST hebben hun baanbrekende techniek verbeterd, het protocol aanpassen om het eenvoudiger en sneller te maken.

"Het is een efficiënt en high-throughput alternatief voor meer conventionele technieken, " zegt Monica Marini, postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van di Fabrizio en eerste auteur van de nieuwe studie.

De afbeelding die Watson en Crick hielp bij het ontcijferen van de kurkentrekkerachtige structuur van DNA 65 jaar geleden, werd gemaakt met behulp van een techniek die röntgenkristallografie wordt genoemd. waarbij elektromagnetische straling van atomen wordt verstrooid in een gekristalliseerde vorm van DNA. Al decenia, dit was de enige manier om 3D-weergaven van de bouwstenen van het leven te krijgen.

Maar die foto's waren slechts abstracties, gebaseerd op interpretaties van afgebogen röntgenstralen. Het waren geen echte foto's. En het duurde tot 2012 - toen di Fabrizio, terug in zijn geboorteland Italië, produceerde het eerste directe beeld van DNA - dat onderzoekers een getrouw beeld kregen van de dubbele helix.

Di Fabrizio verhuisde in 2013 naar KAUST en in de afgelopen vijf jaar heeft zijn groep gestaag verbeterd en voortgebouwd op het oorspronkelijke beeldvormingsprotocol, waarbij sprake was van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), een techniek waarbij elektronen op fotografische film worden gestraald.

Hun methode omvat het verspreiden van minuscule druppeltjes vloeistof die DNA bevat op siliciumwafels die zijn geëtst met kleine cilindrische pilaren en gaten. Als de druppels uitdrogen, het DNA strekt zich uit over het microscopische bed van pilaren, het creëren van spoelen van onderling verbonden draad.

Eerder, Het team van Di Fabrizio had TEM toegepast om rechtstreeks beelden van de DNA-strengen te maken. Maar nu, ze hebben ook een meer rechttoe rechtaan diffractieanalyse van de TEM-stralen uitgevoerd - en zo "een experiment gecreëerd dat vrij gelijkaardig is, in termen van fysieke principes, tot die van de wetenschappers die voor het eerst de DNA-structuur ontdekten, " zegt Andrea Falqui, een ander KAUST-faculteitslid dat in eerdere werken met di Fabrizio heeft samengewerkt.

Zoals di Fabrizio en Marini laten zien, deze op diffractie gebaseerde benadering produceerde foto's die de afstand tussen sporten van de DNA-ladder net zo nauwkeurig meten als directe TEM-beeldvorming. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers zijn van plan deze techniek te gebruiken om complexere arrangementen van DNA in beeld te brengen. Bijvoorbeeld, ze willen naar DNA kijken wanneer het interageert met eiwitten, medicijnen of zware metalen.

Al deze interacties "kunnen variaties veroorzaken in de ongerepte conformatie van de dubbele helix, " zegt Marini, en binnenkort zouden ze het fotografische bewijs moeten hebben om die veranderingen in detail te zien.