Potrebbe essere la struttura più famosa in biologia, ma solo pochi anni fa il biofisico Enzo di Fabrizio ei suoi colleghi hanno preso le prime immagini dirette della doppia elica del DNA con un microscopio elettronico.

Ora, di Fabrizio e il suo gruppo di laboratorio presso KAUST hanno migliorato la loro tecnica rivoluzionaria, modificare il protocollo per renderlo più semplice e veloce.

"È un'alternativa efficiente e ad alto rendimento alle tecniche più convenzionali, "dice Monica Marini, borsista post-dottorato nel laboratorio di Fabrizio e primo autore del nuovo studio.

L'immagine che ha aiutato Watson e Crick a decifrare la struttura simile a un cavatappi del DNA 65 anni fa è stata scattata usando una tecnica chiamata cristallografia a raggi X, che comporta la dispersione della radiazione elettromagnetica dagli atomi in una forma cristallizzata di DNA. Per decenni, questo era l'unico modo per ottenere rendering 3D degli elementi costitutivi della vita.

Ma quelle immagini erano solo astrazioni, sulla base di interpretazioni di raggi X diffratti. Non erano fotografie vere. E non è stato fino al 2012, quando di Fabrizio, tornato nella natia Italia, prodotto la prima immagine diretta del DNA, che i ricercatori hanno ottenuto un'immagine fedele della doppia elica.

Di Fabrizio si è trasferito alla KAUST nel 2013, e negli ultimi cinque anni il suo gruppo ha costantemente migliorato e costruito sul protocollo di imaging originale, che ha coinvolto la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), una tecnica in cui gli elettroni vengono trasmessi su pellicola fotografica.

Il loro metodo prevede la diffusione di minuscole goccioline di fluido contenente DNA su wafer di silicio incisi con minuscoli pilastri e fori cilindrici. Quando le goccioline si seccano, il DNA si distende attraverso il microscopico letto di pilastri, creando bobine di filo interconnesso.

In precedenza, Il team di Di Fabrizio aveva applicato TEM per catturare direttamente le immagini dei filamenti di DNA. Ma ora, hanno anche eseguito un'analisi di diffrazione più semplice dei fasci TEM, creando così un esperimento abbastanza simile, in termini di principi fisici, a quello fatto dagli scienziati che per primi scoprirono la struttura del DNA, "dice Andrea Falqui, un altro docente KAUST che ha collaborato con di Fabrizio in lavori precedenti.

Come dimostrano di Fabrizio e Marini, questo approccio basato sulla diffrazione ha prodotto immagini che hanno misurato la distanza tra i gradini della scala del DNA con la stessa precisione dell'imaging TEM diretto. Ora, i ricercatori intendono utilizzare questa tecnica per visualizzare disposizioni più complesse del DNA. Per esempio, vogliono guardare il DNA quando interagisce con le proteine, droghe o metalli pesanti.

Tutte queste interazioni "possono causare variazioni alla conformazione originaria della doppia elica, "Marini dice, e presto dovrebbero avere le prove fotografiche per vedere quei cambiamenti in dettaglio.