17.6.2004, 16:28 Uhr
DNA im Schlafrock
Die Erbsubstanz DNA trägt den Bauplan für alles Lebendige. Im Fachblatt "Angewandte Chemie" zeigen japanische Forscher nun, wie das große Molekül auch zur Herstellung "toter" Strukturen genutzt werden kann: Indem sie verschiedene DNA-Formen in einen Silikatmantel hüllen, schaffen sie mineralische Stäbchen und Kringel einheitlicher Größe.
Diese Technik eigne sich nicht nur zur Befriedigung wissenschaftlicher Neugier, etwa zur Herstellung künstlicher Nanofossilien, schreiben die Forscher um Seiji Shinkai von der Kyushu University. An DNA-Gerüsten könnten anorganische Bausteine selbstständig zu Überstrukturen wie Katalysatoren, Miniaturdrähten oder molekularen Behältnissen zusammenfinden. Derartige Selbstorganisationsprozesse habe man bislang nur mit organischen Bausteinen gezielt ausnutzen können.
Silikat-Hotdogs und -Doughnuts mit DNA-Füllung. Bilder: Shinkai et al./Angewandte Chemie
Bei ihren Versuchen mussten die Chemiker allerdings zwei Probleme meistern: Sowohl die Silikatvorstufen (Tetraethoxysilan) als auch DNA sind negativ geladen und stoßen sich daher gegenseitig ab. Zudem benötigt das Rohmaterial für den Silikatmantel ein organisches Lösungsmittel, in dem die DNA jedoch umgehend verklumpen und ausfallen würde. Die Lösung fand die Gruppe in kurzen Kohlenwasserstoffketten mit positiv geladenen Stickstoffgruppen an beiden Enden. Indem sich diese Moleküle an das große DNA-Molekül anlagern, verhindern sie dessen Verklumpung und verleihen ihm eine positive Nettoladung.
Als Vorlage nutzten Shinkai und sein Team ringförmige DNA aus Bakterien. Diese Plasmide können als lockere Ringe oder zu Kordeln verdrillt vorliegen - eine Grundform, die sich auch den Silikatmänteln aufprägt, fanden die Forscher. Je nach Vorbehandlung der DNA erhielten sie gut einen Mikrometer (Tausendstel Millimeter) lange Silikatstäbchen oder aber bis zu 0,8 Mikrometer weite Silikatkringel. "Wir glauben, dass dies der erste Schritt ist, die Erinnerung an DNA in einem anorganischen Material festzuhalten, wie bei der Bildung von Fossilien", schließen die Chemiker. Nun wollen sie versuchen, kompliziertere und künstlich hergestellte DNA-Strukturen in Silikat zu hüllen.
Forschung: Munenori Numata, Kazunori Sugiyasu, Teruaki Hasegawa und Seiji Shinkai, Department of Chemistry and Biochemistry, Graduate School of Engineering, Kyushu University, Fukuoka
Veröffentlicht in Angewandte Chemie, Vol. 116(25), pp 3341-5
WWW:
Homepage Seiji Shinkai
Molekularbiologie
- Plasmid als Ring und Kordel
| [Zurück] | |
