Det kan vara den mest kända strukturen inom biologi, men det var inte förrän för några år sedan som biofysikern Enzo di Fabrizio och hans kollegor tog de första direktbilderna av DNA-dubbelhelixen med ett elektronmikroskop.

Nu, di Fabrizio och hans labbgrupp på KAUST har förbättrat sin banbrytande teknik, justera protokollet för att göra det enklare och snabbare.

"Det är ett effektivt alternativ med hög genomströmning till mer konventionella tekniker, " säger Monica Marini, postdoktor i di Fabrizios labb och första författare till den nya studien.

Bilden som hjälpte Watson och Crick att dechiffrera den korkskruvsliknande strukturen av DNA för 65 år sedan togs med en teknik som kallas röntgenkristallografi, vilket innebär att elektromagnetisk strålning sprids från atomer i en kristalliserad form av DNA. I årtionden, detta var det enda sättet att få 3D-renderingar av livets byggstenar.

Men de bilderna var bara abstraktioner, baserat på tolkningar av diffrakterade röntgenstrålar. De var inte riktiga fotografier. Och det var inte förrän 2012 – när di Fabrizio, tillbaka i sitt hemland Italien, producerade den första direkta bilden av DNA - att forskarna fick en trogen bild av dubbelhelixen.

Di Fabrizio flyttade till KAUST 2013, och under de senaste fem åren har hans grupp stadigt förbättrat och byggt vidare på det ursprungliga avbildningsprotokollet, som involverade transmissionselektronmikroskopi (TEM), en teknik där elektroner strålas på fotografisk film.

Deras metod går ut på att sprida små droppar av vätska som innehåller DNA på kiselskivor etsade med små cylindriska pelare och hål. När dropparna torkar ut, DNA sträcker sig ut över den mikroskopiska bädden av pelare, skapa spolar av sammankopplade trådar.

Tidigare, Di Fabrizios team hade tillämpat TEM för att ta bilder av DNA-strängarna direkt. Men nu, de har också utfört en mer okomplicerad diffraktionsanalys av TEM-strålarna – och därmed "skapat ett experiment som är ganska likt, när det gäller fysiska principer, till det som gjordes av forskarna som först upptäckte DNA-strukturen, " säger Andrea Falqui, en annan KAUST-fakultetsmedlem som har samarbetat med di Fabrizio i tidigare arbeten.

Som di Fabrizio och Marini visar, detta diffraktionsbaserade tillvägagångssätt producerade bilder som mätte avståndet mellan stegpinnarna på DNA-stegen lika exakt som direkt TEM-avbildning. Nu, forskarna planerar att använda denna teknik för att avbilda mer komplexa arrangemang av DNA. Till exempel, de vill titta på DNA när det interagerar med proteiner, droger eller tungmetaller.

Alla dessa interaktioner "kan orsaka variationer i dubbelhelixens orörda konformation, Marini säger, och snart borde de ha fotografiska bevis för att se dessa förändringar i detalj.