C'est peut-être la structure la plus célèbre en biologie, mais ce n'est qu'il y a quelques années que le biophysicien Enzo di Fabrizio et ses collègues ont pris les premières images directes de la double hélice d'ADN au microscope électronique.

Maintenant, di Fabrizio et son groupe de laboratoire à KAUST ont amélioré leur technique révolutionnaire, peaufiner le protocole pour le rendre plus simple et plus rapide.

"C'est une alternative efficace et à haut débit aux techniques plus conventionnelles, " dit Monica Marini, stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de di Fabrizio et premier auteur de la nouvelle étude.

L'image qui a aidé Watson et Crick à déchiffrer la structure en tire-bouchon de l'ADN il y a 65 ans a été prise à l'aide d'une technique appelée cristallographie aux rayons X, qui implique la diffusion du rayonnement électromagnétique des atomes sous une forme cristallisée d'ADN. Depuis des décennies, c'était le seul moyen d'obtenir des rendus 3D des éléments constitutifs de la vie.

Mais ces images n'étaient que des abstractions, basé sur des interprétations de rayons X diffractés. Ce n'étaient pas de vraies photographies. Et ce n'est qu'en 2012—quand di Fabrizio, de retour dans son Italie natale, a produit la première image directe de l'ADN - que les chercheurs ont obtenu une image fidèle de la double hélice.

Di Fabrizio a déménagé à KAUST en 2013, et au cours des cinq dernières années, son groupe n'a cessé d'améliorer et de s'appuyer sur le protocole d'imagerie d'origine, qui impliquait la microscopie électronique à transmission (MET), une technique dans laquelle des électrons sont projetés sur un film photographique.

Leur méthode consiste à répandre de minuscules gouttelettes de fluide contenant de l'ADN sur des plaquettes de silicium gravées de minuscules piliers et trous cylindriques. Au fur et à mesure que les gouttelettes se dessèchent, l'ADN s'étend sur le lit microscopique de piliers, créer des bobines de fil interconnectées.

Précédemment, L'équipe de Di Fabrizio avait appliqué la MET pour capturer directement des images des brins d'ADN. Mais maintenant, ils ont également effectué une analyse de diffraction plus simple des faisceaux TEM, "créant ainsi une expérience assez similaire, en termes de principes physiques, à celle faite par les scientifiques qui ont découvert la structure de l'ADN, " dit Andrea Falqui, un autre membre du corps professoral de la KAUST qui a collaboré avec di Fabrizio dans des travaux antérieurs.

Comme di Fabrizio et Marini le montrent, cette approche basée sur la diffraction a produit des images qui mesuraient la distance entre les barreaux de l'échelle d'ADN aussi précisément que l'imagerie MET directe. Maintenant, les chercheurs prévoient d'utiliser cette technique pour imager des arrangements d'ADN plus complexes. Par exemple, ils veulent regarder l'ADN lorsqu'il interagit avec des protéines, drogues ou métaux lourds.

Toutes ces interactions "peuvent provoquer des variations de la conformation primitive de la double hélice, " Marini dit, et bientôt ils devraient avoir la preuve photographique pour voir ces changements en détail.