Испанские и китайские ученые разработали уникальный краситель для наблюдения за ДНК. Он позволяет фиксировать изменения структуры генома в живых клетках. Новый метод обещает прорыв в молекулярной биологии.
В Испании и Китае биологи представили инновационный флуоресцентный краситель, который способен связываться с компактно свернутыми участками ДНК внутри ядра клетки и излучать свет в виде периодических вспышек. По данным Центра геномной регуляции (CRG), эта технология открывает новые возможности для наблюдения за динамикой генома в живых клетках, что ранее было затруднено из-за ограничений существующих методов.
Главное отличие нового красителя — его способность излучать не постоянный свет, а отдельные вспышки. Благодаря этому ученые могут фиксировать положение каждой молекулы красителя, связанной с разными участками ДНК, не смешивая сигналы между собой. Такой подход позволяет восстанавливать трехмерную структуру молекулы ДНК с помощью искусственного интеллекта, анализируя серию кадров, снятых высокоскоростной камерой через специальный оптический микроскоп.
Как отмечают в CRG, один и тот же краситель дает возможность решать сразу две задачи: отслеживать движение свернутых молекул ДНК в живых клетках и получать сверхчеткие изображения отдельных участков генома в специально обработанных образцах. Это расширяет инструментарий для изучения механизмов, управляющих работой человеческой клетки.
До сих пор исследование трехмерной структуры генома сталкивалось с серьезными трудностями. Многие методы, используемые для визуализации ДНК, сами по себе искажают ее естественную организацию. Новый подход, основанный на так называемых HoT-зондах, позволяет наблюдать за процессами «размотки» и упаковки генома без вмешательства в его структуру, что особенно важно для понимания фундаментальных принципов работы клетки.
Эксперименты показали, что технология обеспечивает разрешение, превышающее возможности традиционных микроскопов примерно в десять раз. В препарированных клетках удается получать изображения ДНК с детализацией до 2–3 нанометров — это сопоставимо с диаметром двойной спирали. Такой уровень детализации открывает путь к более глубокому анализу структуры и функционирования генома.
Геном человека состоит из нескольких хромосом — длинных нитей ДНК, плотно упакованных в ядре клетки. Несмотря на сложную упаковку, клетка способна считывать нужные гены и регулировать их активность. Нарушения в процессах упаковки и распаковки генома считаются одной из причин развития опухолей и наследственных заболеваний.
Для справки: современные методы визуализации ДНК, такие как флуоресцентная микроскопия и электронная микроскопия, позволяют получать изображения отдельных молекул, но часто требуют фиксации или обработки клеток, что может влиять на их структуру. Новый краситель, разработанный международной командой, позволяет наблюдать за ДНК в живых клетках, минимизируя вмешательство. Это может стать важным шагом для исследований в области онкологии, генетики и разработки новых методов диагностики.
