Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lichtschutzfaktor im Erbgut

03.12.2004


Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus (nähere Erläuterung im Anhang zur Pressemitteilung). Abb.: Max-Born-Institut


Science: Eine besondere Struktur macht die DNA unempfindlich gegen UV-Strahlen


Die menschliche Erbsubstanz DNA ist äußerst robust, selbst wenn sie - etwa beim Sonnenbad - dem Beschuss mit schädlichen ultravioletten Strahlen ausgesetzt ist. Diese Stabilität schützt den Organismus. Denn jede Veränderung könnte Krankheiten wie Krebs oder gefährliche Mutationen im Erbgut hervorrufen. Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie haben jetzt zusammen mit Kollegen aus Polen einen der Schutzmechanismen unserer Erbsubstanz aufgeklärt. Sie berichten darüber in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Science (Bd. 306, 3. Dezember 2004, S.1765).

Der UV-Anteil des Sonnenlichts ist nichts anderes als energiereiche Strahlung. Trifft sie auf Moleküle, so kann sie die Bindungen zwischen den Atomen zerstören. Um das zu verhindern, muss die Energie, die die Moleküle bei der Lichteinstrahlung aufnehmen, möglichst rasch an die Umgebung abgegeben werden. Offenbar sind die DNA-Bausteine dafür besonders gut ausgerüstet. Der Doppelstrang der Erbsubstanz hat die Form einer in sich gewundenen Strickleiter. Die Sprossen entsprechen jeweils einem miteinander verbundenen Paar von Basen.


Die Eigenschaften einer solchen Sprosse haben MBI-Wissenschaftler um Dr. Thomas Schultz zusammen mit Kollegen aus München und Warschau in einem Modellsystem beobachtet. Zwei zusammengefügte Moleküle Aminopyridin verhalten sich unter Lichtbeschuss, wie man es von den DNA-Basenpaaren Adenin-Thymin oder Guanin-Cytosin erwarten kann. Mithilfe von ultrakurzen Laserpulsen deponierten die Forscher Energie in dem Molekül und beobachteten die darauffolgende Molekülbewegung. Die zeitliche Auflösung des so genannten Pump-Probe-Experimentes lag bei rund 120 Femtosekunden. Das sind 0,00000000000012 Sekunden (hundertzwanzig Milliardstel Millionstelsekunden). Thomas Schultz erläutert den Versuchsablauf: "Der erste Puls (Pump) stößt eine Bewegung der Molekülkerne und Elektronen an, der zweite Puls (Probe) zerbricht das Molekül und gibt uns einen ,Schnappschuss’ der Bewegung."

Mit diesen "Schnappschüssen" stellten die Wissenschaftler fest, dass ihr Modellbasenpaar die aufgenommene Energie innerhalb von 65 Pikosekunden an die Umgebung abgeben kann. Eine Pikosekunde sind 1000 Femtosekunden oder eine Millionstel Millionstelsekunde. Eine wichtige Rolle beim Energieaustausch spielt die Struktur des Moleküls. Waren die Basen wie in den Sprossen der DNA-Strickleiter angeordnet, wurde die Energie extrem rasch verteilt. In anderen Strukturen dagegen dauerte es mehr als zwanzigmal so lang, bis die Strahlungsenergie an die Umgebung abgegeben war. "Die Bewegung eines einzelnen Wasseratoms wandelt die aufgenommene Energie um", berichtet Schultz. Es habe sich also gezeigt, dass Molekülbewegung ebenso wie die Molekülstruktur eine wichtige Funktion in der Biologie hat. "Mit ultraschnellen Laserpulsen machen wir beides sichtbar."

Quelle: Thomas Schultz, Elena Samoylova, Wolfgang Radloff, Ingolf V. Hertel, Andrzej L. Sobolewski, Wolfgang Domcke: Efficient Deactivation of a Model Base Pair via Excited-State Hydrogen Transfer (Science, Bd. 306, S. 1765 - 1768, 3. Dezember 2004)

Kontakt:

Dr. Thomas Schultz, Max-Born-Institut Berlin, 030 / 6392 1240
schultz@mbi-berlin.de

Josef Zens | idw
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Berichte zu: Basen Erbgut Erbsubstanz Molekül Molekülbewegung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

nachricht Undercover im Kampf gegen Tuberkulose
12.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik