Wissenschaftler haben eine künstliche DNA erstmals mit einem hauchdünnem „Draht“ im Inneren versehen. Das Besondere daran: Trotz der „Perkenkette“ aus Silberionen blieb die natürliche Struktur der Erbinformation erhalten. Diese jetzt in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ vorgestellte Technik könnte zukünftig für die Erstellung von Nanomagneten oder in der Analytik eingesetzt werden.
Das Biomolekül DNA, in der Natur verantwortlich für die Speicherung von Erbinformation, wird immer häufiger auch als Baustein in der Nanotechnologie verwendet. Ein erfolgreicher Ansatz zur Herstellung funktioneller Nanostrukturen aus DNA ist der Einbau von Metallionen in eine künstliche DNA-Doppelhelix, die als Gerüst dient. „Ordnet man auf diese Weise mehrere Metallionen direkt nebeneinander an, so entsteht ein Molekül, das quasi einen eindimensionalen Draht enthält“, erklärt Professor Jens Müller vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Münster.
Silberionen in DNA eingeschleust
Gemeinsam mit Forschern der Universität Zürich hat seine Arbeitsgruppe nun erstmals eine künstliche DNA mit hauchdünnem „Draht“ im Inneren hergestellt und dabei nachgewiesen, dass die natürliche Struktur erhalten bleibt. Das Team ersetzte dafür einige der sogenannten Nucleobasen, die sich im Innern einer jeden DNA-Spirale befinden, durch künstliche Bausteine. „Im Fall der von uns geschaffenen DNA sind diese künstlichen Bausteine in der Lage, äußerst fest an Silberionen zu binden. So ist es uns gelungen, drei Silberionen im Innern der Spirale direkt nebeneinander anzuordnen, wie Perlen auf einer Schnur“, so Müller.
DNA-Struktur trotzdem unverändert
Das Besondere an der Struktur der DNA-Helix, die in Zusammenarbeit mit Forschern des Anorganisch-Chemischen Instituts der Universität Zürich ermittelt wurde, ist die Tatsache, dass sich die Form der Spirale durch den Einbau der Metallionen kaum ändert. „Eine solche strukturelle Information ist enorm wichtig für eine Weiterentwicklung der funktionalisierten DNA“, so Müller.
Bevor die künstliche DNA in Zukunft einmal als Nanodraht, als Nanomagnet oder in der Analytik etwa zum Nachweis von Schwermetallen in Leitungswasser Einsatz finden kann, müssen nach der jetzt erfolgten Strukturaufklärung jedoch noch weitere physikalische Eigenschaften intensiv untersucht werden.
(Universität Münster, 19.01.2010 – NPO)
