Ученые используют микроскопию высокого разрешения и компьютерное моделирование для создания первого в истории видео движения ДНК.
Ключевые выводы
- Британские ученые создали первое в истории видео, на котором ДНК выполняет танцевальные движения.
- Визуализация выполнена с использованием микроскопии высокого разрешения и компьютерного моделирования.
- Расширенный уровень детализации технологии может привести к новым методам лечения.
ДНК совершает танцевальные движения внутри клеток, покажите новые видео от исследователей из британских университетов Йорка, Шеффилда и Лидса.
Они разработали кадры, используя изображения одной молекулы ДНК с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных, демонстрируя, как ДНК внутри клеток может изменять форму.
Предыдущая визуализация ДНК, также известной как дезоксирибонуклеиновая кислота, использовала микроскопы, которые давали только статические изображения. Видеоролики, которые сейчас снимают исследователи, используют передовую атомно-силовую микроскопию и суперкомпьютерное моделирование для достижения цели визуализации.
Изображения демонстрируют огромное количество деталей, показывая положение каждого атома в структуре двойной спирали ДНК, когда молекулы закручиваются и поворачиваются.
Причина танца извивающейся ДНК? Молекуле нужно найти способ поместить довольно много внутри клетки. Каждая человеческая клетка состоит примерно из 2 метров нитей ДНК. Все тело с примерно 50 триллионами клеток будет иметь около 100 триллионов метров ДНК. Это на человека.
Чтобы сделать подгонку возможной, ДНК прибегает к скручиванию, повороту и скручиванию.
Dancing DNAwww.youtube.com
В частности, исследователи изучили миникольца ДНК, где молекулы соединены с обоих концов, образуя петлю. Мини-круги могут быть полезны как индикаторы здоровья и старения, как показало предыдущее исследование из Стэнфорда. Эта структура позволила ученым закрутить молекулы, заставив ДНК «танцевать».
По сравнению с изображениями нескрученной ДНК, на которых наблюдалось незначительное движение, молекулы с добавленными витками стали очень динамичными и приобрели необычные формы. Эти танцевальные движения помогают молекулам найти партнеров для связывания ДНК, заключили исследователи. Использование большего количества форм повышает вероятность притяжения другой молекулы.
Соавтор исследования доктор Агнес Ной, преподаватель кафедры физики Йоркского университета, объяснила, насколько точным стал их анализ: «Компьютерное моделирование и микроскопические изображения согласуются настолько хорошо, что они повышают разрешающую способность экспериментов и позволяют нам отслеживать, как танцует каждый атом двойной спирали ДНК.”
«Увидеть - значит поверить, но с такой маленькой вещью, как ДНК, увидеть спиральную структуру всей молекулы ДНК было чрезвычайно сложно», - сказала первый автор исследования доктор Элис Пайн, ученый-материаловед из Университет Шеффилда, добавляя: «Разработанные нами видеоролики позволяют нам наблюдать скручивание ДНК с невиданным ранее уровнем детализации».
Ученые считают, что новый уровень детализации, с которым они теперь могут изучать ДНК, может привести к новым методам лечения.