(PhysOrg.com) -- Met behulp van een systeem van nanofluïdische kanalen en meerkleurige fluorescentiemicroscopie, een team van onderzoekers van de Cornell University heeft een methode ontwikkeld die de binding van DNA en DNA-bindende eiwitten, ook wel histonen genoemd, op specifieke locaties langs individuele DNA-moleculen analyseert. De gegevens die met deze methode worden gegenereerd, geven informatie over de zogenaamde epigenetische toestand van een cel, die verschillen weerspiegelen in de genen die een bepaalde cel op een bepaald moment tot expressie brengt.

Deze onderzoeksinspanning werd geleid door Paul Soloway, doctoraat, en Harold Craighead, doctoraat, die ook de hoofdonderzoeker is van het Cornell University Physical Sciences-Oncology Center, een van de acht nieuw opgerichte centra die door het National Cancer Institute worden gefinancierd om de fysieke en biologische wetten en principes te identificeren en te bestuderen die de ontwikkeling en verspreiding van kanker begeleiden. De onderzoekers publiceerden de resultaten van dit project in het tijdschrift Analytische scheikunde.

Elke cel in het lichaam bevat dezelfde genetische blauwdruk, maar wat een levercel onderscheidt van een hartcel is een reeks DNA-modificaties, zoals methylering, die de specifieke set genen bepaalt die tot expressie worden gebracht in een specifiek type cel. Deze modificaties staan ​​bekend als epigenetische, in plaats van genetisch, veranderingen omdat ze de DNA-sequentie niet veranderen, alleen zijn structurele eigenschappen. Die structurele veranderingen bepalen welke genen toegankelijk zijn voor de vele eiwitten die betrokken zijn bij het omzetten van genetische informatie in specifieke eiwitten.

Er zijn veel technieken die onderzoekers kunnen gebruiken om dergelijke epigenetische veranderingen te onderzoeken, maar deze methoden vereisen grote aantallen cellen, en daarom, produceren een gemiddeld beeld van de epigenetische toestand. In aanvulling, deze technieken kunnen niet het hele genoom overzien, evenmin kunnen ze twee verschillende soorten epigenetische veranderingen tegelijkertijd onderzoeken.

Om deze beperkingen op te lossen, het Cornell-team creëerde een nanofluïdisch apparaat dat individuele DNA-moleculen door een kanaal en langs een detector kan laten stromen die de fluorescentie van DNA en de bijbehorende eiwitten in realtime kan opnemen en analyseren. De onderzoekers toonden ook aan dat ze DNA kunnen afnemen dat is ontdaan van zijn eiwitten, label het met een fluorescerend molecuul dat bindt aan gemethyleerde basen, en detecteren specifieke locaties van DNA-methylatie.

In deze reeks experimenten, de onderzoekers gebruikten hun nanofluïdische systeem om de frequentie en het samenvallen van epigenetische veranderingen in afzonderlijke DNA-moleculen te onthullen. De onderzoekers geloven, echter, dat ze het apparaat kunnen aanpassen om DNA-eiwitstructuren snel te sorteren op basis van hun epigenetische handtekeningen. De gesorteerde chromatinefragmenten zouden dan verder kunnen worden bestudeerd met behulp van alle hulpmiddelen van DNA, inclusief DNA-sequencing.

zijn werk wordt gedetailleerd beschreven in een paper met de titel, "Epigenetische analyse van één molecuul in een nanofluïdisch kanaal." Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.