NATURE berichtet: RUB-Chemiker kopieren DNA-Bausteine

Bochumer Chemikern um Prof. Dr. Günter von Kiedrowski ist es
erstmals gelungen, einen verzweigten DNA-Baustein mit drei Armen zu kopieren.
Mit dieser Methode lassen sich große Mengen solcher Nanobausteine herstellen,
mit denen Nanoobjekte, wie z.B. ein Tetraeder, aufgebaut werden können.

Bochumer Chemikern um Prof. Dr. Günter von Kiedrowski ist es erstmals gelungen,
einen verzweigten DNA-Baustein mit drei Armen zu kopieren: DNA-Einzelstränge
lagern sich an die einzelnen Arme an, ein zusätzliches Molekül, das an den einander
zugewandten Enden andockt, erzeugt eine stabile Kopie des Bausteins. Mit dieser
Methode lassen sich große Mengen solcher Nanobausteine herstellen, mit denen
Nanoobjekte, wie z.B. ein Tetraeder, aufgebaut werden können. Über die Ergebnisse
berichtet das Forschungsmagazin NATURE in seiner Ausgabe vom 21. November 2002.
DNA geht einfachste vorhersagbare Bindungen ein Die Rolle der DNA als Träger
des genetischen Codes ist nicht nur auf biologische Systeme beschränkt: So setzen
Wissenschaftler sie z. B. in der Nanotechnologie ein um Strukturelemente im
Nanometerbereich herzustellen. Dafür eignet sich die DNA deshalb so gut, weil
sich ihre Bestandteile, die Basen, vorhersagbar an die jeweils komplementären
Partner binden (Watson-Crick Basenpaarung). Stabile Kopien von Nano-Bausteinen
Diesen Effekt machten sich nun die Forscher für das so genannte “Tris-Linking”
zunutze: Sie nahmen als Ausgangsprodukt einen DNA-Baustein aus drei einzelnen
Strängen, die in der Mitte durch ein verbindendes Molekül zusammengehalten werden.
In der Natur kommen solche Formationen nicht vor. Diesem Gebilde fügten sie
drei einzelne, verschiedene DNA-Stränge hinzu (A, B, C). Diese steuerten nun
zielstrebig ihren jeweils komplementären Partnerstrang an und wurden so an die
Vorlage (das Templat) gebunden. Um die Kopie des Ur-Bausteins zu generieren,
fügten die Forscher wiederum ein verbindendes Molekül – den so genannten Tris-Linker
– hinzu, das an die einander zugewandten Enden der drei Stränge andockte. Die
Kopie des Templats lässt sich nun als Ganzes von der Vorlage lösen: Es entsteht
wiederum ein dreiarmiges Gebilde, das genau die unterschiedlichen Arme A, B
und C enthält. Bei einer ungesteuerten Synthese ohne Templat wären hingegen
zehn unterschiedliche Produkte (AAA, AAB, AAC, usw.) entstanden. Nanomaschinen
bauen Dieses Verfahren kann als Schlüsselschritt für die Replikation von sog.
Nanomaschinen gesehen werden. Eine Nanomaschine setzt sich dann aus mehreren
Nanobausteinen zusammen, ihre Eigenschaften werden durch eine zusätzliche Funktionalisierung
der DNA-Bausteine mit z.B. Peptiden bestimmt. Solche Nanomaschinen können z.
B. auf molekularer Ebene Zellen erkennen. In ferner Zukunft wollen die Forscher
sie z. B. in der Medizin als Diagnose- oder Reparaturinstrument einsetzen. Titelaufnahme
G. von Kiedrowski et al.: “Chemical copying of connectivity” In: Nature (London),
21. November 2002. Weitere Informationen Prof. Dr. Günter von Kiedrowski, Lehrstuhl
für Organische Chemie I, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780
Bochum, Tel. 0234/32-23218, Fax: 0234/32-14355, E-Mail: kiedro@ernie.orch.ruhr-uni-bochum.de