新技术实现DNA的高分辨率分析
2023-08-07
来源: drugdu
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功能和形式在生物学中是紧密交织在一起的。了解生物体如何生长、适应和繁殖需要了解它们的物理结构。因此，显微镜在过去四个世纪的科学中具有变革性的力量。
显微镜，或显微镜使用领域，现在可以通过微晶电子衍射或MicroED等技术揭示最微小的结构。MicroED不像光学显微镜那样让光穿过细胞，而是用电子流轰击晶体样品，以产生有关其原子构型的详细信息。
Brent Nannenga（亚利桑那州立大学化学工程副教授）表示：“这种方法是为了揭示或‘解决’蛋白质的结构而开发的。然后研究人员开始将其应用于药物和小有机分子的化合物。然而，它还没有在核酸中得到证明，科学界正在询问它是否对DNA有效。”
Nannenga和同事们刚刚回答了这个问题。亚利桑那州立大学的一个研究团队与加州大学洛杉矶分校的同行合作，成功地证明了MicroED首次用于分析DNA晶体。他们的研究结果于本周发表在《结构》杂志上。
几十年来，科学家们一直使用X射线束来探索晶体的结构。但X射线晶体学需要相对较大的晶体，在实验室中生产这些晶体是一个足够复杂的过程，足以成为研究速度的瓶颈。
Nannenga表示：“我们谈论的是几十或数百微米大小的晶体。”他指出，相比之下，人类头发的直径约为70微米。“但MicroED允许我们使用只有数百纳米的材料，这只是一微米的一小部分。”
正如在新论文中所解释的，MicroED能够使用更小、更容易生产的晶体进行工作。但即使是这些微小的晶体也可能太大，无法成功应用这项技术。将它们缩小到理想尺寸还需要另一个步骤。
Nannenga表示：“这被称为低温聚焦离子束或低温FIB铣削。这种仪器使用镓离子束来铣削或削除材料。可能是晶体最初只有几微米厚，对X射线来说很小，但对电子来说仍然太大。这个过程将它们切割到200到250纳米的理想厚度。”
因此，正是冷冻FIB铣削和MicroED的结合为晶体结构的确定提供了高分辨率数据。最近的其他研究表明，该技术对分析小蛋白质晶体等生物分子系统的结构是有效的。但Nannenga和他的团队是第一个证明其核酸结构测定潜力的人。
展望未来，这种方法不仅为了解DNA，还为了解RNA的结构和功能提供了更大的机会。这些发现可以支持新的纳米技术和更有效的药物治疗的发展。
《结构》论文的其他作者包括亚利桑那州立大学的Alison Haymaker和Andrey Bardin，以及加州大学洛杉矶分校的Tamir Gonen和Michael Martynowycz。
来源：
https://www.news-medical.net/news/20230804/New-technique-enables-high-resolution-analysis-of-DNA.aspx
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