Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erbgut durch Licht steuerbar?

10.10.2008
Forscher der Uni Kiel ermitteln charakteristische sequenzabhängige Lichtempfindlichkeiten der DNA

Die hohe Fotostabilität der DNA, des Erbgutträgers aller Lebewesen, gibt bei Bestrahlung mit UV-Licht viele Rätsel auf. Dabei kommt es entscheidend auf das Zusammenspiel der vier Basen an, aus denen die DNA-Moleküle bestehen.

Forscher der Kieler Universität konnten für DNA-Stränge je nach ihrer Basensequenz unterschiedliche Lichtempfindlichkeiten nachweisen. Die Erstautorin Nina Schwalb stellt diese Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" vor, die am 10. Oktober erscheint.

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass die einzelnen Basen, die die Erbinformation in der DNA kodieren, hohe Photostabilitäten aufweisen, da sie die Energie, die sie durch UV-Strahlung aufnehmen, gleich wieder abgeben. Merkwürdigerweise funktionieren diese Mechanismen in DNA, die aus vielen Basen besteht, jedoch nicht oder nur eingeschränkt. Die Deaktivierung der UV-angeregten DNA-Moleküle muss stattdessen auf ganz anderen, bisher unverstandenen, spezifischen Wegen erfolgen. Durch vielfältige Messungen an DNA-Molekülen mit verschiedenen Reihenfolgen ihrer Basen konnte die Forschergruppe um Professor Friedrich Temps vom Institut für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel diese Annahme nun konkretisieren.

"Die DNA erreicht ihre hohe Photostabilität erst durch die komplexe Doppelhelix-Struktur. Dabei spielen die systemischen gegenseitigen Beeinflussungen der übereinander 'gestapelten' Basen innerhalb eines DNA-Stranges und die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden komplementären Einzelsträngen, in den Basenpaaren der Doppelhelix, wichtige Rollen. Durch die verschiedenen Wechselwirkungen, die wir beobachtet haben, wird die DNA gewissermaßen zu ihrer eigenen Sonnenschutzcreme", so Temps.

Nina Schwalb testete zahlreiche unterschiedliche Basen-Kombinationen in künstlichen DNA-Molekülen. Mittels eines Femtosekundenlaserspektroskops ermittelte sie die jeweils charakteristische Energieabgabe. Sie konnte messen, wie lange die Moleküle fluoreszierten, also das Licht speicherten. Für bestimmte Basen-Kombinationen beobachtete sie "Lebenszeiten" von nur einhundert Femtosekunden, für andere dagegen tausendmal längere Werte. Eine Femtosekunde entspricht einem Millionstel einer Milliardstel-Sekunde.

Nina Schwalb zu den Schlussfolgerungen ihrer Erkenntnisse: "Wir haben die photophysikalischen Eigenschaften untersucht und für unterschiedliche Basen-Kombinationen ganz unterschiedliche Fluoreszenzwerte gefunden. Es scheint mir nicht ausgeschlossen, daraus ein neues diagnostisches Verfahren zu entwickeln, das die direkte Erkennung bestimmter Gensequenzen mit Laserlicht erlaubt, ohne dass man die DNA zum Beispiel wie heute üblich mit Farbstoffen markieren muss."

Auch eine Verknüpfung der photophysikalischen Werte mit Erbmerkmalen ist denkbar. Versteht man diese Mechanismen besser, scheint es auf lange Sicht vorstellbar, durch Laserstrahlen Genmutationen reparieren zu können.

"Bereits heute ist in der Nanoelektronik bekannt, dass sich künstlich hergestellte DNA als 'Nano-Draht' verwenden lässt. Durch die unterschiedlichen Reaktionszeiten der Moleküle wird man möglicherweise irgendwann die betreffenden Moleküle mit Laserpulsen 'schalten' können. Über die Wasserstoffbrücken ließen sich unter Umständen sogar Transistoren aus DNA realisieren", erläutert Professor Temps.

Die Arbeit von Nina Schwalb wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Projektes "Ultraschnelle Fotodynamik von DNA" unterstützt.

Susanne Schuck | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de/
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2008/2008-092-1.jpg

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen
22.05.2018 | Universität Basel

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: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics