Wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, hebben een geavanceerde beeldvormingstechniek ontwikkeld waarmee ze kunnen zien hoe DNA-strengen zich in een cel opstapelen.

De techniek, genaamd DNA-PAINT, maakt gebruik van een combinatie van superresolutiemicroscopie en DNA-kleuring om afbeeldingen van DNA te maken die gedetailleerd zijn tot op het niveau van individuele basenparen.

Dit is een grote doorbraak, omdat wetenschappers hierdoor de structuur van DNA tot in ongekend detail kunnen bestuderen. DNA is het molecuul dat genetische informatie in alle levende wezens draagt, en de structuur ervan is essentieel om te begrijpen hoe cellen functioneren.

Met DNA-PAINT kunnen wetenschappers nu zien hoe DNA in een cel vouwt en draait, en hoe het interageert met andere moleculen. Deze informatie kan ons helpen een breed scala aan ziekten te begrijpen, waaronder kanker en genetische aandoeningen.

"Dit is een zeer opwindende nieuwe techniek", zegt David Agard, hoogleraar chemie en biochemie aan UC Berkeley, die leiding gaf aan het onderzoeksteam dat DNA-PAINT ontwikkelde. "Het heeft het potentieel om ons begrip van de DNA-structuur en -functie radicaal te veranderen."

De DNA-PAINT-techniek werkt door het DNA eerst te kleuren met een speciale kleurstof die oplicht onder bepaalde golflengten van licht. De kleurstof is ontworpen om zich aan specifieke basenparen te binden, zodat deze kan worden gebruikt om een ​​kaart van de DNA-sequentie te maken.

Vervolgens wordt het DNA in beeld gebracht met behulp van een superresolutiemicroscoop. Superresolutiemicroscopen gebruiken een speciale techniek om de diffractielimiet te omzeilen, wat de limiet is van hoe klein een object met een microscoop kan worden gezien.

Met DNA-PAINT kunnen wetenschappers nu DNA-structuren zien die slechts enkele nanometers groot zijn. Dit is ongeveer de grootte van een enkel basenpaar.

De onderzoekers gebruikten DNA-PAINT om DNA in verschillende celtypen in beeld te brengen. Ze ontdekten dat de structuur van DNA zeer variabel is, afhankelijk van het celtype en de functie van het DNA.

Het DNA in actief getranscribeerde genen is bijvoorbeeld opener en toegankelijker dan het DNA in genen die niet worden getranscribeerd. Dit is logisch, omdat het DNA open moet zijn voordat de transcriptiemachines er toegang toe hebben en RNA-kopieën van de genen kunnen maken.

De onderzoekers ontdekten ook dat de structuur van DNA wordt beïnvloed door de aanwezigheid van andere moleculen, zoals eiwitten en RNA. Dit suggereert dat de structuur van DNA dynamisch is en voortdurend verandert, afhankelijk van de behoeften van de cel.

De DNA-PAINT-techniek is een krachtig nieuw hulpmiddel waarmee wetenschappers de structuur van DNA in ongekend detail kunnen bestuderen. Deze informatie kan ons helpen een breed scala aan ziekten te begrijpen, waaronder kanker en genetische aandoeningen.