Автоматизированная техника визуализирует и измеряет узлы ДНК

ДНК — длинная молекула, которая скручивается и запутывается в клетках. Сбой в регуляции этого процесса ферментами может нарушить нормальную работу клетки и способствовать развитию таких заболеваний, как рак и нейродегенерация.

Международная научная группа под руководством Университета Шеффилда (Великобритания) автоматизировала процесс анализа сложной формы узлов ДНК. Используя атомно-силовой микроскоп (АСМ), передовое программное обеспечение и ИИ, они научились визуализировать молекулы ДНК, отслеживать их пути и проводить измерения в наномасштабе (1 нанометр = одна миллиардная метра).

Ключевые достижения метода:

• Впервые удалось определить структуру индивидуальных сложных ДНК-структур из клеток с нанометровой точностью.
• Новые инструменты анализа изображений выполняют за секунды то, что раньше занимало часы.
• Метод позволяет различить, какой отрезок ДНК проходит над или под другим в каждом пересечении, и даже отличить узел от его зеркального отражения.

Значение исследования:

Метод открывает возможности для изучения сложных топологий ДНК, формирующихся в ходе нормальных и патологических клеточных процессов (например, репликации). Это поможет понять, как эти структуры влияют на взаимодействие белков (например, ключевых мишеней для антибиотиков и противораковых препаратов — топоизомераз) с геномом.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications под названием "Quantifying complexity in DNA structures with high resolution Atomic Force Microscopy".