Erbgut als Motor: Wissenschaftler haben erstmals das Erbmolekül DNA zu einem Elektromotor im Nanomaßstab umfunktioniert. Dafür setzten sie mehrere DNA-Stränge so zusammen, dass sie ein Podest mit Rotor-Arm bildeten. Wird nun Spannung angelegt, beginnt sich der DNA-Rotor zu bewegen und in eine Richtung zu drehen, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten. Der neue Nano-Elektromotor eröffnet die Möglichkeit, Nanoprozesse und chemische Reaktionen auf neue Art anzutreiben.
Motoren nehmen der Menschheit seit mittlerweile einigen Jahrhunderten Arbeit ab. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, verschiedene Formen von Energie in Bewegung umzuwandeln – auch im kleinstem Maßstab. Mittlerweile gibt es Nanomotoren, die nur einen Nanometer groß sind, und solche, die aus dem Erbgut-Molekül DNA gebaut wurden. Letztere waren bisher allerdings nur in der Lage, Bewegung aus chemischer Energie zu erzeugen – nicht aus elektrischer.
Origami mit Erbgut-Molekülen
Ein Team um Erstautorin Anna-Katharina Pumm von der TU München hat nun einen funktionierenden Elektromotor in Nanogröße konstruiert, der aus DNA besteht. Um den molekularen Motor zusammenzusetzen, wandten die Wissenschaftler das sogenannte DNA-Origami an. Bei dieser Konstruktionsmethode dienen mehrere lange Erbgut-Einzelstränge als Grundgerüst, an denen sich dann weitere komplementäre DNA-Abschnitte anlagern. Die Sequenzen der Moleküle werden dabei so gewählt, dass durch die Anlagerungen und Faltungen die gewünschten Strukturen entstehen.
„Wir arbeiten bereits seit vielen Jahren mit dieser Methode und können inzwischen sehr präzise auch komplexe Objekte, wie zum Beispiel molekulare Schalter und Hohlkörper, die Viren einfangen können, entwickeln. Gibt man die DNA-Stränge mit den entsprechenden Sequenzen in Lösung, setzen sich die Objekte von selbst zusammen“, erklärt Seniorautor Hendrik Dietz von der TU München.