Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 128 Issue 41

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie

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Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1998, 110 (4), 489

Ordnung ist das halbe Leben

Ein künstliches Eiweiß vervielfältigt sich selbst - aber nur, wenn es zuvor "gesalzen" wird

Zu den wesentlichen Eigenschaften des Lebens gehört, daß es sich selbst immer wieder neu hervorbringen kann. Moleküle, die zu ihrer eigenen Vervielfältigung beitragen können, faszinieren deshalb viele Chemiker, weil sie an etwas Lebendiges erinnern. In diesem Lichte gesehen haben Jean Chmielewski, Shao Yao, Indraneel Ghosh und Reena Zutshi von der amerikanischen Purdue-Universität in ihrem Labor etwas Verblüffendes geschaffen: Sie erfanden ein künstliches Eiweiß, das im Reagenzglas mithilft, seinesgleichen aus zwei einfacheren Vorstufen zusammenzubauen. Allerdings nur, wenn die Umgebungsbedingungen stimmen - wie im richtigen Leben.

Die Idee der Chemiker war einfach: Sie statteten zwei kleine Eiweißmoleküle mit Enden aus, über die sie sich wie über Haken und Öse zu einem größerem Eiweiß verbinden können. Diese Verknüpfung kann aber nur gelingen, wenn beide Bauteile zuvor in die richtige Lage zueinander gebracht werden. Ähnlich wie bei einem Druckknopf, dessen Hälften auch erst einrasten, wenn man sie richtig ineinanderdrückt. Was beim Druckknopf aber die menschliche Hand übernimmt, erledigt im Reagenzglas der amerikanischen Chemiker ein kleines Eiweißmolekül, das - und das ist der Clou - gleichzeitig auch das Resultat dieser Verknüpfungsreaktion ist. Das Molekül stellt sich also selbst aus einfacheren Bausteinen her - so wie ein Roboter, der nichts anderes kann, als Ebenbilder von sich herzustellen, die sich dann auch wieder selbst nachbauen, bis alle Bausteine verbraucht sind.

Chmielewskis Eiweiß zeichnet noch eine weitere Besonderheit aus: Es kann seine Geburtshelfertätigkeit nur in sehr salzigem Wasser ausüben. Die Chemiker haben es nämlich mit einem Rückgrat ausgestattet, auf dem sehr viele positive Ladungen versammelt sind - und diese versuchen bekanntlich, sich so weit wie möglich voneinander abzustoßen. Deshalb nimmt das Molekül in Wasser normalerweise eine unordentliche, knäuelartige Struktur an. Wenn die Chemiker aber Salz zu diesen Knäueln geben, sammeln sich die Salzteilchen darum herum an und gleichen durch ihre eigene elektrische Ladung einen Teil der positiven Ladungen des Eiweißes aus. Dadurch kann es sich zu einem regelmäßig geformten, spiraligen Gebilde falten. Nur in dieser geordneten Form kann es als seine eigene Hebamme arbeiten - Ordnung ist das halbe Leben.

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