Majhen DNA-rotor omogoča mikroskopom, da zabeležijo transkripcijo genov po en bazični par naenkrat

Znanstveniki na Salkovem inštitutu so razvili prelomno tehniko, ki uporablja origami DNK za opazovanje molekularnih gibanj z doslej nepoznanimi podrobnostmi, kar raziskovalcem omogoča sledenje transkripciji genov na ravni posameznih baznih parov v daljšem obdobju.

V središču metode je strategija "dye-cycling", ki neprestano dopolnjuje fluorescentne oznake, pritrjene na strukture DNA. Tradicionalna fluorescenčna mikroskopija se sooča z omejitvami zaradi postopnega zamegljivanja fluorescentnih markerjev sčasoma, kar omejuje okna opazovanja na nekaj sekund. Z zasnovo sistema, ki ohranja dosledno osvetlitev, je Salkova ekipa razširila te meritve na več ur.

Tehnika temelji na načelih DNA origamija, metode, ki izkorišča prirojene lastnosti DNA za izdelavo zapletenih nanostruktur. Te strukture nastanejo z samosestavljanjem DNK niti, ki jih vodi specifično parjenje nukleotidov, adenina s timinom in citosina z guaninom.

"Če ne veste, kako se nekaj premika, ne veste, kaj počne", je pojasnil. "Njegova ekipa si prizadeva premosti vrzel med dobro načrtovanimi kemičnimi procesi v celicah in manj razumljivimi mehanskimi vidiki molekularne funkcije. ORBIT uporablja kombinacijo origamija DNK in fluorescenčnega označevanja za ustvarjanje nanostruktur, ki delujejo kot skele in senzorji.

Ta nastavitev učinkovito prevaja mehanska dejanja encima v opazljive spremembe intenzivnosti svetlobe, kar omogoča spremljanje procesa transkripcije v realnem času. Implikacije te raziskave presegajo osnovno znanost. Razumevanje, kako RNA polimeraza deluje na tako podrobni ravni, bi lahko pripomoglo k razvoju novih terapevtskih strategij za bolezni, povezane z napačnim transkripcijo genov. Poleg tega metoda odpira možnosti za raziskovanje drugih molekularnih interakcij, ki se pojavljajo med celičnimi procesi, kar lahko privede do napredka v sistemih za dajanje zdravil in diagnostičnih orodjih.

Kosurijevo delo z origamijem DNK je že pritegnilo pozornost zunaj akademskih krogov. Sodeloval je z inženirjem Markom Roberjem pri izdelavi najmanjše Nerf pištole na svetu z uporabo struktur na osnovi DNK, s čimer je ustvaril izobraževalni video, ki je pritegnil milijone ogledov na spletu.

Prihodnje študije se lahko osredotočijo na uporabo tehnike na različne vrste encimov in celičnega okolja, s čimer se bo razširila njegova uporabnost tako v temeljnih raziskavah kot v uporabnih biomedicinskih okoliščinah.