Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Eine Streckbank für das DNA-Knäuel" - Erbmolekül ist lang gestreckt experimentell besser zugänglich

27.01.2006


Die DNA als Knäuel: Zwar ist das Erbmolekül bekanntermaßen als Doppelhelix oder eine Art gewendelte Strickleiter aufgebaut. Unter normalen Umständen ist diese Struktur aber noch sehr viel stärker aufgewickelt. In lebenden Zellen bietet das den Vorteil, dass die um ein Vielfaches längere DNA in den Zellkern passt. Bei Experimenten und anderen Anwendungen aber ergibt sich die Schwierigkeit, das so stark aufgedrehte DNA-Molekül zugänglich zu machen. Der Doktorandin Marion Hochrein am Lehrstuhl für Experimentalphysik von Professor Dr. Joachim Rädler an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München gelang nun, DNA mit vergleichsweise geringem Aufwand auszustrecken. Wie die beiden Forscher und weitere beteiligte Kollegen in der Online-Ausgabe von "Physical Review Letters" schreiben, verlieren die Nukleinsäuremoleküle ihre Knäuelstruktur, wenn sie auf bestimmte Membranen mit Oberflächen mit periodisch angeordneten, parallelen Gräben aufgebracht werden. "Die Ausrichtung der langen DNA ist für viele biotechnologische Anwendungen, etwa das optische Sequenzieren, eine Notwendigkeit", berichtet Hochrein. "Zum anderen ist die ausgestreckte DNA für die Polymerphysik interessant, die das Verhalten des DNA-Moleküls analysiert."



Vor allem wenn die Interaktion von DNA mit anderen Biomolekülen untersucht werden soll, muss das Molekül ausgestreckt werden, um überhaupt zugänglich zu sein. Hochrein und ihre Kollegen nutzten dafür Membranen aus Lipiden, also wasserunlöslichen Molekülen, zu denen unter anderem Fette und Fettsäuren gehören. Die Membranen dürfen keine glatte Oberfläche zeigen, sondern müssen langgestreckte regelmäßige "Furchen" und Erhebungen bilden. In eine "Ecke" dieser Vertiefungen nun legen sich die aufgewickelten DNA-Fäden, strecken sich aus und sind aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Furchen, in denen sie sich befinden, dann auch gleichmäßig ausgerichtet. Diese Wirkung ist auf die Ladungen der DNA und der Membran zurückzuführen. Die DNA ist ein großes, negativ geladenes Biomolekül. Der konkav gekrümmte Bereich der Furchen, an den die DNA anliegt, erlaubt besonders viel Kontakt zwischen den negativ geladenen DNA-Molekülen und den positiv geladenen Lipiden. Das könnte auch erklären, warum sich die DNA-Moleküle in den am stärksten gekrümmten Bereichen der Vertiefungen und nicht etwa auf den benachbarten Erhebungen ausrichten.



Die bis dahin eingesetzten Methoden zur Ausrichtung von DNA waren sehr viel komplizierter in der Anwendung. "Unser Ansatz dagegen bietet ganz andere Möglichkeiten, die Form von DNA zu kontrollieren", so Hochrein. "Es können jetzt nämlich sehr einfach große DNA-Mengen auf die entsprechenden Membranen aufgebracht werden, wo sie sich dann ausrichten und ausstrecken. So sind sie frei zugänglich für das umgebende wässrige Medium und darin gelöste Moleküle. Das System erleichtert deshalb umfangreiche Experimente und auch die Analyse fundamentaler biologischer Prozesse, die mit DNA und anderen Biomolekülen zu tun haben." Die DNA kann noch zusätzlich manipuliert werden, indem elektrische Felder angelegt oder Proteine in die Membran eingebracht werden. Das neue System und die vielfältigen damit verbundenen Möglichkeiten werden, so vermuten die Forscher, für sehr viele Biophysiker von Interesse sein.

Publikation:

"DNA Localization and Coil Stretching on Periodically Micro-structured Lipid Membranes", Marion B. Hochrein, Judith A. Leierseder, Leonardo Golubovic, and Joachim O. Rädler, Phys. Rev. Lett., 2006, online, Publikation in Print folgt

Ansprechpartner:

Dr. Marion Hochrein
Lehrstuhl für Experimentalphysik, Physik weicher Materie und Biophysik von Prof. Dr. Joachim Rädler
Tel.: 089-2180-2704
Fax: 089-2180-3182
E-Mail: Marion.Hochrein@physik.uni-muenchen.de

www.uni-muenchen.de/ | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Biomolekül DNA DNA-Molekül Erbmolekül Lipid Membran Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie