JILAS 5-minutters prøvebehandling forbedrer DNA-billeddannelse og -analyse

JILA-forskere har udviklet en hurtig, enkel prøveforberedelsesmetode, der forbedrer billeddannelse af DNA for bedre at analysere dets fysiske egenskaber og interaktioner.

Beskrevet i ACS Nano , JILA er blid, men en effektiv proces involverer binding af DNA til glimmer, et fladt silikatmineral. Denne proces udvider DNA'ets konfiguration - svarende til at udvide bælgen på en harmonika - så otte gange mere af molekylet kan analyseres sammenlignet med tidligere metoder.

Atomic Force Microscopy (AFM) billeddannelse af de udvidede strukturer i væske forbedrede kvaliteten og mængden af ​​biofysiske data om DNA og dets interaktioner med proteiner. Metoden producerede billeder af høj kvalitet over en bred vifte af saltkoncentrationer, inklusive dem, der ligner dem, der findes i en celle. Dette blev tidligere anset for umuligt, fordi forskellige salte normalt konkurrerer om at binde DNA'et til overfladen eller forstyrre denne vedhæftning. Højopløselige billeder afslørede DNA'ets ikoniske dobbelthelixstruktur, som ligner en snoet stige.

JILA drives i fællesskab af National Institute of Standards and Technology (NIST) og University of Colorado Boulder.

"Vi forventer, at denne nye prøveforberedelsesmetode vil bane vejen for at justere bindingsstyrken af ​​DNA til en overflade, som skulle lette undersøgelse af dynamikken i protein-DNA-komplekser, " sagde NIST/JILA-stipendiat Tom Perkins.

AFM billeddannelse af DNA er tidligere blevet udført i både luft og væske, men der er ingen bredt accepteret metode til fremstilling af DNA i væske, sit normale miljø. Glimmer er en tiltalende bindende overflade, fordi den er så flad, men det har også en negativ elektrisk ladning, som afviser DNA, så overfladebehandlinger er nødvendige. Nuværende prøveforberedelsesmetoder kan resultere i meget kompakte stykker DNA, dårlige billeder, eller salttilstande, der forstyrrer protein-DNA-interaktioner.

JILA's fem-minutters proces omfatter for-opblødning af glimmer i en nikkel-saltopløsning, skånsom skylning og tørring, og binding af DNA til glimmer i en opløsning indeholdende magnesiumchlorid og kaliumchlorid. Som i en celle, disse saltbetingelser bevarer egenskaberne af proteiner, der binder til DNA. Efter at protein-DNA-komplekser binder til glimmer, det sidste trin før billeddannelse involverer skylning af glimmer med en opløsning indeholdende nikkelchlorid, som fanger DNA-strukturen ved at øge DNA-glimmer-interaktionsstyrken.

For første gang i væske, metoden producerede AFM-billeder af DNA bundet til den flade overflade uden ændringer i dets velkendte mekaniske egenskaber, inklusive dens bredde, længde og naturlig rygradsstivhed. JILA-forskere brugte den nye metode til at lave billeder af høj kvalitet af DNA og to protein-DNA-komplekser. Forbedrede billeder af DNA-proteinkomplekser vil hjælpe forskere med at se nye detaljer om processer såsom DNA-reparation og cellulær metabolisme.