Разработан новый инструмент для изучения ДНК

Люминесцентные маркеры являются незаменимым инструментом для исследования ДНК. Но с маркерами у ученых много хлопот. Некоторые из них при введении в ДНК разрушают ее структуру и нарушают функции. Некоторые светятся так слабо, что с трудом могут быть обнаружены в генетическом материале. Поэтому ученым хотелось бы получить альтернативные маркеры.

Аспирант Университета Копенгагена (University of Copenhagen) в сотрудничестве с исследователями из Технического университета Чалмера (Chalmers Technical University) разработал инструмент, способный решить обе проблемы: инструмент, который можно назвать «молекулярным шаблоном».

Аспирант Сорен Преус (Soren Preus) занимался исследованием двух люминесцентов, так называемых аналогов оснований ДНК – tCO и tCnitro, пытаясь определить, можно ли с их помощью изучать структуру ДНК, не разрушая ее. Его исследование показало, что их введение в ДНК не нарушает ее функций. Более того, один из аналогов оснований очень эффективно излучал свет, а второй активно его поглощал. И так как между двумя люминесцентными маркерами можно спровоцировать передачу световой энергии, они могут использоваться в таком измерительном методе, как перенос энергии флуоресцентного резонанса (Fluorescence Resonance Energy Transfer - FRET).

Измерения методом FRET проводятся с помощью двух люминесцентных маркеров, передающих друг другу световую энергию, и последующей оценки эффективности такой передачи.

Два различных маркера находятся в спирали ДНК. Под воздействием света один из маркеров (tCO) передает часть световой энергии другому (tCnitro). Передачу энергии можно измерить. Произведя обратный расчет, можно получить очень точную информацию о расстоянии и угле между двумя маркерами.

Зная расстояние и угол между маркерами, можно вычислить расстояния и углы между всеми парами оснований в структуре ДНК. Исходя из этих данных, исследователи могут составить картину, отображающую каждый изгиб и поворот в структуре. Так как структура и функция ДНК тесно взаимосвязаны, метод может привести к развитию новых взглядов на функционирование ДНК.

Применение метода FRET в подобных исследованиях не ново. Новым является то, что Сорен Преус в сотрудничестве со шведским Технологическим университетом Чалмерса разработал один из аналогов оснований - tCnitro. Но еще более важным является тот факт, что Преус, использовав технические возможности Молекулярно-инженерной группы Университета Копенгагена (Molecular Engineering Group at University of Copenhagen), проанализировал все аспекты передачи энергии между двумя маркерами, так как это позволит будущим исследователям ДНК соотнести результаты измерений с ее структурой.

Мистер Преус надеется, что новый инструмент найдет свое применение в описании структурных изменений, возникающих при соединении белка с ДНК или РНК, так как это может объяснить основные клеточные механизмы. Но не менее важно и следующее: молекулярный шаблон можно использовать для детального изучения механизма действия новых лекарственных препаратов в процессе их связывания с ДНК или РНК.

Источник: Нанотехнологии в медицине и биологии