Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 128 Issue 23

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


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1999, 111 (22), 3513 - 3518

DNA-Baukasten

Zueinander gehörende Hälften
des Erbmoleküls DNA finden immer zusammen
- auch zu künstlichen Strukturen

Wer sich mit dem Erbmolekül DNS auskennt, kann mehr als Gene verändern: Forscher um Günter von Kiedrowski vom Lehrstuhl für Bioorganische Chemie der Ruhr-Universität Bochum nutzen diese Doppelschraubenmoleküle zum Beispiel, um daraus mikroskopisch kleine, geometrische Objekte aufzubauen. Zylinder, Quadrate und Tetraeder, die durch DNS zusammengehalten werden - vielleicht, so die Hoffnung der Forscher, einmal Bausteine für winzige Maschinen, die sich sogar selbst vervielfältigen können.

Die Desoxyribonukleinsäure, abgekürzt DNS, wird von der belebten Natur nicht umsonst seit Jahrmilliarden von Jahren als Informationsspeicher benutzt. Die bekannte DNS-Doppelhelix in den Zellkernen, der Bibliothek der Zellen, setzt sich aus zwei miteinander verbundenen Strängen zusammen, die sich hervorragend ergänzen: Sie bestehen aus vier Bausteinen, die sich immer paarweise aneinander lagern - und zwar so, dass der eine DNS-Strang im gegenüberliegenden ein genau passendes Gegenstück hat. So kann nach einer Zellteilung aus einem dieser Stränge der andere rekonstruiert werden.

Diese Komplementarität hat aber noch einen Vorteil: Trennt man zwei zu einander passende DNS-Einzelstränge, finden sie rasch wieder zu einander: Sie "erkennen" sich aufgrund der genau festgelegten Reihenfolge ihrer Bausteine. Diese Eigenschaft nutzen von Kiedrowski und seine Mitarbeiter: Sie stellen Paare von zueinander passenden DNS-Einzelsträngen her, halten diese aber zunächst getrennt voneinander und befestigen sie an speziellen Bausteinen, winzigen Goldkügelchen zum Beispiel. Gibt man diese im Reagenzglas zusammen, treiben sie so lange durch die Lösung, bis die einsamen Einzelstränge an einem Baustein dazu passende an einem anderen finden. Dann lagern sich die zueinander gehörenden DNS-Stränge aneinander und verbinden damit gezielt die Bausteine, die die Chemiker füreinander bestimmt haben. Durch geschickte Wahl der passenden DNS-Klebestreifen lassen sich so auch recht komplexe Objekte konstruieren.

Wer einmal einen Schrank selbst montieren musste, dürfte sich Ähnliches gewünscht haben: Bauteile, die von selbst zueinander finden, sich an den Klebestellen erkennen, dabei gleich selbst zusammenbauen und obendrein noch beliebig vervielfältigen lassen - mit Methoden, die man aus der Biochemie kennt. Vielleicht können sich diese Minibauteile durch "künstliche" Evolution sogar einmal selbst optimieren.

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