Una nanosonda sviluppata dai biofisici della NC State potrebbe consentire ai ricercatori di tracciare i movimenti di diverse proteine ​​lungo il DNA, senza gli svantaggi dei metodi attuali.

Una miriade di proteine ​​pattugliano la tua elica del DNA come poliziotti di turno. Queste proteine ​​hanno funzioni individuali, compresa l'identificazione di aree danneggiate sul filamento di DNA e l'avvio delle riparazioni. Per studiare queste proteine, i ricercatori comunemente attaccano loro nanosonde. Le sonde emettono fluorescenza sotto determinati tipi di luce, permettendo di tracciare i loro movimenti.

Il problema? Secondo il biofisico Shuang Lim, "Sappiamo che il DNA ha una forma elicoidale, è una spirale. Quando osserviamo queste proteine ​​che si muovono lungo il filamento, dovremmo essere in grado di dire se si muovono attorno al DNA oltre che lungo di esso. Sfortunatamente, la tecnologia che abbiamo ora non ci permette davvero di farlo.

"Le sonde più comuni in questo momento sono punti quantici e nanobarre d'oro, " Lim continua. "I punti quantici lampeggiano, il che rende difficile determinare dove si trovano o cosa potrebbero fare in un dato momento. Immagina di provare a guardare un film, ma con fotogrammi scuri casuali che spuntano mentre guardi. Non puoi ottenere il quadro completo. nanotubi d'oro, d'altra parte, tendono a oscillare. L'oscillazione influisce anche sulla nostra capacità di avere un'idea precisa di dove si trovano queste proteine ​​e di come potrebbero interagire con il filamento di DNA".

Lime, insieme allo studente laureato Kory Green e all'ex borsista postdottorato Janina Wirth, ha sviluppato una nanosonda che affronta questi problemi. La loro sonda, una nanoparticella nanoplasmonica di conversione, cambia l'intensità della fluorescenza in base al suo orientamento.

"Queste particelle sono a forma di disco. Quando sono piatte, sono luminosi, e quando sono al limite, sono scuri, " Green dice. "Non lampeggiano e non oscillano, quindi è molto più facile ottenere misurazioni accurate da loro."

"Un altro vantaggio è che sono eccitati da - o si presentano quando - esposti alla luce infrarossa, " dice Lim. "Molte delle sonde a punti quantici utilizzano materiale eccitato dal blu, o luce ultravioletta (UV). L'esposizione ai raggi UV danneggia i campioni che vogliamo studiare. Ma la luce infrarossa no."

Lime, Green e Wirth hanno condotto uno studio proof-of-concept con la loro sonda osservandola su un substrato piano e in una soluzione di saccarosio, per vedere se potevano rilevare con precisione come si muoveva la nanosonda. I risultati preliminari sono stati promettenti, così Lim e il team si stanno muovendo verso i loro prossimi passi, che includono il test della sonda su una proteina di pattugliamento del DNA.

"Tutte queste proteine ​​fanno cose diverse per il nostro DNA, ma non sappiamo esattamente cosa stanno facendo, " dice Lim. "Speriamo di usare questa sonda per costruire una libreria che caratterizzi tutte queste proteine, in modo da poter determinare la loro funzione."