В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик установили, что структура ДНК представляет собой двойную спираль. Учёные определили это, используя данные рентгеноструктурного анализа, полученные Морисом Уилкинсом и Розалиндой Франклин.
Этот метод анализа основан на дифракции рентгеновских лучей на трёхмерной кристаллической решётке, в узлах которой в данном случае были расположены молекулы ДНК.
Дифракционная картина регистрируется на фотопластинке. В случае ДНК выходное изображение представляет собой сложнейшую комбинацию точек, положение которых определяется расположением атомов в молекуле. “Расшифровка” такого изображения требует сложного математического подхода.
Получаемые данные позволяют определить местоположение атомов, межатомные расстояния, общую структуру молекул и многое другое. Но как бы точны ни были расчётные модели, они всё равно дают лишь теоретическое представление об объекте исследования.
Учёные из Итальянского технологического института технологии (IIT) решили изменить ситуацию и сфотографировать ДНК напрямую. С помощью электронного микроскопа они запечатлели знаменитую двойную спираль во всём её великолепии на фотографии, что стало возможным благодаря своеобразному трюку.
Энзо Ди Фабрицио (Enzo Di Fabrizio) и его коллеги разработали уникальный метод нанесения образца, который позволил сделать заветную фотографию просвечивающим электронным микроскопом.
Учёные создали кремниевую подложку с наноразмерными столбиками из кремния, которые обладают водоотталкивающими свойствами. В результате при нанесении влага из раствора с ДНК чрезвычайно быстро испаряется, оставляя молекулы растянутыми и полностью готовыми к “просмотру”.
Помимо этого исследователи снабдили подложку множеством крошечных отверстий, через которые проникают пучки электронов. Это позволило получить изображение с высоким разрешением.
Все старания учёных окупились сторицей: на снимке перед ними предстала нить из двойных спиралей ДНК, напоминающая штопор с очень плотными витками. (К сожалению, на настоящий момент учёные имеют возможность работать лишь с “канатами” из ДНК, которые состоят из шести молекул, закрученных вокруг седьмой. Причина в слишком большой энергии электронов, используемых микроскопом, поток частиц мгновенно разрушит одиночную двойную спираль.)
Итальянцы надеются, что вскоре новая технология исследования поможет рассмотреть, каким образом ДНК взаимодействует с другими биологически активными молекулами, например, с белками и РНК.
Сейчас специалисты продолжают поиски более чувствительных детекторов с меньшей энергией электронов, а также совершенствуют метод подготовки образцов для анализа.
Что ж, вполне вероятно, что вскоре мы увидим и “личную” фотографию легендарной двойной спирали. А пока с “групповым” снимком и результатами исследования можно ознакомиться в статье в журнале Nano Letters.
