JILA-wetenschappers hebben een snelle, eenvoudige monstervoorbereidingsmethode die de beeldvorming van DNA verbetert om de fysieke eigenschappen en interacties ervan beter te analyseren.

Beschreven in ACS Nano , JILA is zachtaardig, maar effectief proces omvat het binden van DNA aan mica, een plat silicaatmineraal. Dit proces breidt de configuratie van het DNA uit - vergelijkbaar met het uitzetten van de balg van een accordeon - zodat acht keer meer van het molecuul kan worden geanalyseerd in vergelijking met eerdere methoden.

Atomic Force Microscopy (AFM) beeldvorming van de uitgebreide structuren in vloeistof verbeterde de kwaliteit en kwantiteit van biofysische gegevens over DNA en zijn interacties met eiwitten. De methode produceerde beelden van hoge kwaliteit over een breed scala aan zoutconcentraties, inclusief degenen die vergelijkbaar zijn met die in een cel. Dit werd voorheen voor onmogelijk gehouden omdat verschillende zouten gewoonlijk wedijveren om het DNA aan het oppervlak te hechten of die aanhechting te verstoren. Afbeeldingen met een hoge resolutie onthulden de iconische dubbele helixstructuur van het DNA, die eruitziet als een gedraaide ladder.

JILA wordt gezamenlijk beheerd door het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de University of Colorado Boulder.

"We verwachten dat deze nieuwe monstervoorbereidingsmethode de weg vrijmaakt voor het afstemmen van de bindingssterkte van DNA op een oppervlak, die het bestuderen van de dynamiek van eiwit-DNA-complexen zou moeten vergemakkelijken, "NIST/JILA-collega Tom Perkins zei.

AFM-beeldvorming van DNA is eerder uitgevoerd in zowel lucht als vloeistof, maar er is geen algemeen aanvaarde methode om DNA in vloeistof te bereiden, zijn normale omgeving. Mica is een aantrekkelijk bindoppervlak omdat het zo plat is, maar het heeft ook een negatieve elektrische lading, die DNA afstoot, dus oppervlaktebehandelingen zijn nodig. De huidige monstervoorbereidingsmethoden kunnen resulteren in zeer compacte stukjes DNA, slechte beelden, of zoutomstandigheden die eiwit-DNA-interacties verstoren.

JILA's vijf minuten durende proces omvat het voorweken van de mica in een nikkelzoutoplossing, voorzichtig spoelen en drogen, en binding van DNA aan het mica in een oplossing die magnesiumchloride en kaliumchloride bevat. Als in een cel, deze zoutomstandigheden behouden de eigenschappen van eiwitten die aan DNA binden. Nadat eiwit-DNA-complexen aan de mica binden, de laatste stap voor beeldvorming omvat het spoelen van de mica met een oplossing die nikkelchloride bevat, die de DNA-structuur opsluit door de DNA-mica-interactiesterkte te vergroten.

Voor het eerst in vloeistof, de methode produceerde AFM-beelden van DNA gebonden aan het platte oppervlak zonder enige wijziging van de bekende mechanische eigenschappen, inclusief de breedte, lengte en oorspronkelijke ruggengraatstijfheid. Met de nieuwe methode maakten JILA-wetenschappers hoogwaardige beelden van DNA en twee eiwit-DNA-complexen. Verbeterde afbeeldingen van DNA-eiwitcomplexen zullen onderzoekers helpen nieuwe details te zien van processen zoals DNA-herstel en cellulair metabolisme.