JILA-forskare har utvecklat en snabb, enkel provberedningsmetod som förbättrar avbildning av DNA för att bättre analysera dess fysikaliska egenskaper och interaktioner.

Beskrivs i ACS Nano , JILA är mild, men effektiv process involverar bindning av DNA till glimmer, ett platt silikatmineral. Denna process utökar DNA:s konfiguration - liknande att expandera bälgen på ett dragspel - så att åtta gånger mer av molekylen kan analyseras jämfört med tidigare metoder.

Atomic Force Microscopy (AFM) avbildning av de utökade strukturerna i vätska förbättrade kvaliteten och kvantiteten av biofysikaliska data om DNA och dess interaktioner med proteiner. Metoden gav bilder av hög kvalitet över ett brett spektrum av saltkoncentrationer, inklusive sådana som liknar de som finns i en cell. Detta ansågs tidigare omöjligt eftersom olika salter vanligtvis tävlar om att fästa DNA:t på ytan eller störa den vidhäftningen. Högupplösta bilder avslöjade DNA:s ikoniska dubbelhelixstruktur, som ser ut som en vriden stege.

JILA drivs gemensamt av National Institute of Standards and Technology (NIST) och University of Colorado Boulder.

"Vi förväntar oss att denna nya provberedningsmetod kommer att bana väg för att ställa in bindningsstyrkan hos DNA till en yta, vilket borde underlätta studier av dynamiken hos protein-DNA-komplex, ", sa NIST/JILA-kollegan Tom Perkins.

AFM-avbildning av DNA har tidigare utförts i både luft och vätska, men det finns ingen allmänt accepterad metod för att framställa DNA i vätska, sin normala miljö. Glimmer är en tilltalande bindningsyta eftersom den är så platt, men den har också en negativ elektrisk laddning, som stöter bort DNA, så ytbehandling behövs. Nuvarande provförberedelsemetoder kan resultera i mycket kompakta bitar av DNA, dåliga bilder, eller saltförhållanden som stör protein-DNA-interaktioner.

JILAs femminutersprocess inkluderar förblötläggning av glimmer i en nickel-saltlösning, skonsam sköljning och torkning, och bindning av DNA till glimmern i en lösning innehållande magnesiumklorid och kaliumklorid. Som i en cell, dessa saltförhållanden bevarar egenskaperna hos proteiner som binder till DNA. Efter att protein-DNA-komplex binder till glimmer, det sista steget före bildtagning innebär att skölja glimmer med en lösning som innehåller nickelklorid, som fångar DNA-strukturen genom att öka DNA-glimmerinteraktionsstyrkan.

För första gången i vätska, metoden producerade AFM-bilder av DNA bundet till den plana ytan utan några förändringar av dess välkända mekaniska egenskaper, inklusive dess bredd, längd och inbyggd ryggradsstyvhet. JILA-forskare använde den nya metoden för att göra högkvalitativa bilder av DNA och två protein-DNA-komplex. Förbättrade bilder av DNA-proteinkomplex kommer att hjälpa forskare att se nya detaljer om processer som DNA-reparation och cellulär metabolism.