Распрямление и фиксация одной молекулы ДНК улучшает качество изображений
Большинство микроскопов имеют дифракционный предел, из-за которого мельчайшие детали объектов размываются. Однако методы суперразрешающей микроскопии могут различать такие детали, особенно при минимизации тепловых флуктуаций.
Исследование, опубликованное в AIP Advances, демонстрирует методики растяжения и иммобилизации ДНК с минимальными тепловыми флуктуациями для детального анализа. Для этого используются передовые методы визуализации и точный микрогидродинамический контроль, чтобы распрямить свернутую молекулу ДНК.
«Иммобилизация молекулы по сути "приклеивает" её к подложке, предотвращая любое движение, вызванное тепловыми флуктуациями», — сказал автор Наоки Адзума. «Для захвата изображения методом суперразрешения часто требуются секунды или минуты. За это время тепловые флуктуации — случайные колебания, вызванные тепловой энергией молекулы — приводят к размытым изображениям и снижению латерального разрешения».
Ранее исследователи пытались растянуть молекулу ДНК, закрепив один её конец, но обнаружили, что тепловые флуктуации всё ещё могут вызывать движение и размытие.
«Растяжение ДНК — это процесс распрямления одной молекулы ДНК, изначально свернутой в случайный клубок, в прямую линию», — пояснил Адзума. «Для детального анализа длины и структуры отдельной молекулы ДНК, её конкретной последовательности оснований и взаимодействий с белками необходимо её растянуть».
Адзума и его коллеги из Университета Нагои экспериментировали с распрямлением молекулы ДНК с помощью давления, прикладываемого к жидкости, текущей в канале. Поток создаёт сдвиговое усилие, которое распрямляет молекулу. Они обнаружили, что контроль скорости потока жидкости помогает точно настраивать прикладываемое усилие сдвига и позволяет точно регулировать степень растяжения ДНК.
Контроль степени растяжения был ключевым фактором для точного анализа. В процессе также использовалось специальное химическое вещество, создающее химические связи между ДНК и стеклянной подложкой, чтобы «приклеить» молекулу ДНК на место.
«Хотя напрямую визуализировать отдельные пары оснований пока невозможно, эти методы позволяют наблюдать структуры молекулярного масштаба с гораздо более высокой точностью», — сказал Адзума. «Мы стремимся усовершенствовать эти методы для достижения более высокой точности в растяжении и иммобилизации молекул ДНК с целью более точного анализа».