Ученые из Цюрихского университета (Швейцария) установили, что спирали ДНК могут выдерживать длительное воздействие низкоэнергетичных электронов, и провели успешный эксперимент по исследованию структуры отдельных молекул ДНК.

Традиционно для получения изображений биомолекул их кристаллизуют и направляют на созданный образец рентгеновское излучение или поток высокоэнергетичных электронов. К сожалению, при анализе дифракционной картины можно составить представление только об «усредненной» форме молекул в кристалле; кроме того, многие протеины (в частности представители обширного класса мембранных белков) очень неохотно поддаются кристаллизации.

Схема эксперимента. Электроны попадают на молекулу, расположенную над отверстием в тонкой пленке на расстоянии около 1 мкм от источника частиц, а дифракционная картина фиксируется ПЗС-камерой. Увеличение зависит от расстояния между источником и образцом.

С переходом к «фотографированию» отдельных молекул указанные проблемы снимаются, но возникают новые: поскольку образцы не выдерживают воздействия рентгеновского излучения и электронов, для каждого нового снимка приходится брать новую молекулу. На построение качественного изображения уходит приблизительно 10 тысяч таких снимков; в результате структурные особенности отдельных образцов вновь теряются.

Швейцарские специалисты выяснили, что ДНК обладает поразительной устойчивостью к воздействию когерентных пучков электронов определенных энергий (около 60 эВ): допустимая суммарная доза облучения в данном случае вырастает как минимум на пять порядков. По сообщению авторов, в экспериментах молекулы ДНК выдерживали 70-минутное облучение электронами, причем за это время на каждый квадратный нанометр образца попадало 10⁸ частиц.

Достигнув столь высоких значений, ученые без особого труда получили качественные изображения структуры отдельных молекул ДНК с разрешением 0,7 нм.

Пример изображения структуры ДНК (иллюстрация авторов работы).