Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 129 Issue 36

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

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemie in unserer Zeit, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, Nachrichten aus der Chemie, Zeitschrift für Chemie


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1998, 110 (20), 2998 - 3002

Wenn vier Buchstaben nicht reichen

Chemiker erweitern das Alphabet des Erbmoleküls,
um damit eiweißähnliche "DNA-Enzyme" zu bauen

Hätte Marcel Proust seine "Suche nach der verlorenen Zeit" schreiben können, wenn ihm nur vier Buchstaben zur Verfügung gestanden hätten? Mit einer ähnlichen Frage haben sich Carlos F. Barbas III und Kandasamy Sakthivel vom kalifornischen Scripps Research Institute auseinandergesetzt. Sie erweiterten das vier Buchstaben umfassende chemische "Alphabet" der Desoxyribonucleinsäure (DNA), also des Moleküls, in dem die Erbinformationen aller höheren Lebewesen "niedergeschrieben" sind. Allerdings wollen sie damit keine Überwesen erschaffen, sondern DNA-Moleküle, die einmal - ähnlich wie Enzyme - vielfältige Aufgaben im Reagenzglas übernehmen sollen.

Die Natur bedient sich zur Steuerung der chemischen Reaktionen in lebenden Organismen bestimmter Eiweißmoleküle, Enzyme genannt. Alle Enzyme sind aus 20 verschiedenen Grundbausteinen, den Aminosäuren, aufgebaut. Diese Vielfalt ist wesentlich, denn nur so kann die Zelle Enzyme aufbauen, die für ihren jeweiligen Zweck maßgeschneidert sind - etwa wie man mit einem Baukasten, der viele verschiedene Bausteine enthält - Bögen, Quader, Kegel-, realistischere Modelle bauen kann, als mit einem, der nur rechteckige Klötze enthält.

In den vergangenen Jahren hat man entdeckt, daß auch DNA bestimmte chemische Reaktionen steuern kann. Dies ist um so interessanter, als man mit der PCR-Methode, mit der man selbst winzigste Mengen DNA nahezu beliebig vervielfältigen kann, ein erprobtes und elegantes Herstellungsverfahren für neue "DNA-Enzyme" zur Hand hätte. Leider besteht die DNA im Gegensatz zu "Protein"-Enzymen nur aus vier Bausteinen, also einem recht unflexiblen Baukasten, der die Bauwut der Chemiker arg einschränkt. Die Forscher müssen also die Anzahl der DNA-Bausteine erhöhen, um auch komplexere DNA-Enzyme zu ermöglichen. Zweite Voraussetzung: Die neuen Bausteine müssen auch für die Vervielfältigung mittels PCR geeignet sein, die eigentlich auf natürliche Erbmoleküle zugeschnitten ist.

Dieses Problem haben Barbas und Sakthivel nun erstmals gelöst - indem sie nicht bei Null anfingen, sondern einen natürlichen DNA-Baustein mit diversen kurzen Kettenmolekülen modifiziert haben. Diese Ketten ragen etwas aus der DNA-Kette heraus - sind der PCR-Reaktion also nicht im Weg - und tragen an ihren Enden geladene Bausteine, mit denen die Chemiker in Zukunft vielleicht DNA-Enzyme bauen können, die "richtigen" Enzymen nicht nachstehen.

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