(PhysOrg.com) -- Genom att använda ett system av nanofluidkanaler och flerfärgsfluorescensmikroskopi, ett team av utredare vid Cornell University har utvecklat en metod som analyserar bindningen av DNA och DNA-bindande proteiner som kallas histoner på specifika platser längs individuella DNA-molekyler. Data som genereras med denna metod ger information om det så kallade epigenetiska tillståndet hos en cell, som återspeglar skillnader i de gener som en given cell uttrycker vid en viss tidpunkt.
Denna forskningssatsning leddes av Paul Soloway, Ph.D., och Harold Craighead, Ph.D., som också är huvudutredare för Cornell University Physical Sciences-Oncology Center, ett av åtta nyetablerade centra som finansieras av National Cancer Institute för att identifiera och studera de fysiska och biologiska lagar och principer som styr utvecklingen och spridningen av cancer. Utredarna publicerade resultaten av detta projekt i tidskriften Analytisk kemi.
Varje cell i kroppen innehåller samma genetiska ritning, men det som skiljer en levercell från en hjärtcell är en serie DNA-modifieringar, såsom metylering, som bestämmer den specifika uppsättning gener som uttrycks i en specifik celltyp. Dessa modifieringar är kända som epigenetiska, snarare än genetiska, förändringar eftersom de inte ändrar DNA:s sekvens, bara dess strukturella egenskaper. Dessa strukturella förändringar avgör vilka gener som är tillgängliga för de många proteiner som är involverade i att omvandla genetisk information till specifika proteiner.
Det finns många tekniker som forskare kan använda för att undersöka sådana epigenetiska förändringar, men dessa metoder kräver ett stort antal celler, och sålunda, producera en genomsnittlig bild av epigenetiskt tillstånd. Dessutom, dessa tekniker kan inte övervaka hela genomet, inte heller kan de undersöka två olika typer av epigenetiska förändringar samtidigt.
För att lösa dessa begränsningar, Cornell-teamet skapade en nanofluidisk enhet som kan strömma individuella DNA-molekyler genom en kanal och förbi en detektor som kan registrera och analysera fluorescensen av DNA och dess associerade proteiner i realtid. Forskarna visade också att de kan ta DNA från sina proteiner, märk den med en fluorescerande molekyl som binder till metylerade baser, och detektera specifika platser för DNA-metylering.
I denna uppsättning experiment, forskarna använde sitt nanofluidiska system för att avslöja frekvensen och sammanträffandet av epigenetiska förändringar i enstaka DNA-molekyler. Utredarna tror, dock, att de kommer att kunna modifiera enheten för att snabbt sortera DNA-proteinstrukturer baserat på deras epigenetiska signaturer. De sorterade kromatinfragmenten kunde sedan studeras vidare med alla DNA-verktyg, inklusive DNA-sekvensering.
hans arbete beskrivs i en artikel med titeln, "Enkelmolekyl epigenetisk analys i en nanofluidisk kanal." En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.
