Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher weisen spontane Ablesevorgänge bei DNA nach

18.06.2010
Abtasten von genetischer Information ohne Enzyme

In der Natur wird die in den Genen gespeicherte Erbinformation mit Hilfe von Enzymen abgelesen. Nun ist der Nachweis gelungen, dass dieser Vorgang unter bestimmten Umständen auch ohne Enzyme effizient stattfinden kann. Bisher hatte man geglaubt, dass spontane, rein chemische Ablesevorgänge nur bei sehr wenigen Sequenzen ablaufen können, und zwar nur, wenn diese eine besonders hohe Bindungsfähigkeit für die einzelnen Bausteine der DNA haben.

Dr. Eric Kervio und Prof. Clemens Richert vom Institut für Organische Chemie der Universität Stuttgart konnten in Zusammenarbeit mit Annette Hochgesand vom Karlsruher Institut für Technologie und Prof. Ulrich Steiner von der Universität Konstanz zeigen, dass solche spontanen molekularen Ablesungsvorgänge für zahlreiche mögliche Sequenzen mit großer Effizienz ablaufen. Über ihre Forschung berichtet jetzt die online-Version der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences USA. *) Die Nutzung der Ergebnisse ist für die Entwicklung von preiswerten Sequenzierungsverfahren zur Diagnose von genetischen Veränderungen in der DNA von Patienten denkbar.

Die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix, aus der die Gene bestehen, sind durch Basenpaare miteinander verbunden. Dabei paaren jeweils die Kernbasen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Guanin (C) und Cytosin (C). Die G-C-Basenpaare sind sehr viel stärker als die A-T-Basenpaare. Zudem beeinflussen die benachbarten Kernbasen die Bindungsstärke. Wenn zum Beispiel A von zwei weiteren A-Nach¬barn umgeben ist, wird das komplementäre T kaum noch gebunden. Von den 64 möglichen Kombinationen aus Kernbase und den beiden Nachbarbasen galten deshalb viele als aussichtslos für die spontane, enzymfreie Ablesung. Das Wissenschaftlerteam wies nun aber nach, dass solche molekularen Ablesungs¬vorgänge für jede Abfolge von drei Kernbasen mit großer Effizienz ablaufen. Eine geringe Erniedrigung der Temperatur auf 10 Grad Celsius und eine leicht zu induzierende chemische Aktivierung der Bausteine genügt, damit innerhalb von wenigen Stunden ein spontaner Einbau ohne Enzyme erfolgt. Die Unterschiede in der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen den am besten bindenden Sequenz¬motiven und denen, die die Basen nur scheinbar schwach binden, sind kleiner als ein Faktor von 100.

Die Ergebnisse der Arbeit zeigen die ganz besondere Eignung der DNA für ihre Rolle als genetisches Material. „Die Hürden für einen spontanen Einbau von einzelnen Nukleotiden sind – wie die Messungen nahe legen – niedriger, als man zuvor hätte annehmen können. Damit geraten spontane Ablese-Vorgänge also nicht so leicht an besonders schlecht bindenden Bereichen ins Stocken“, erklärt Prof. Clemens Richert. Die von dem Forscherteam durchgeführten Messungen beziehen sich auf Einzelschritte, und es besteht aufgrund der notwendigen chemischen Aktivierung nicht die Gefahr, dass von alleine neue Gene entstehen. Trotzdem eröffnen die erhaltenen Messdaten neue Szenarien für eine mögliche Entstehung des Lebens aus einfachen, rein chemischen Ausgangsmaterialien. Gegenwärtig werden deshalb auch Messungen an der RNA (die eng verwandt mit der DNA ist) durchgeführt, der eine ganz besondere Rolle in der präbiotischen Chemie der frühen Erde zugesprochen werden, weil sie auch katalytisch aktiv sein kann. Weiterhin helfen die nun erhaltenen Ergebnisse möglicherweise bei der Entwicklung von preiswerten Sequenzierungsverfahren zur Diagnose von genetischen Veränderungen in der DNA von Patienten.

*) Titel der Arbeit: „Templating efficiency of naked DNA”, abrufbar unter http://www.pnas.org/content/early/recent.
Weitere Informationen bei:
Prof. Clemens Richert
Institut für Organische Chemie der Universität Stuttgart
Tel. 0711/685-64311
e-mail: lehrstuhl-2@oc.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.pnas.org/content/early/recent
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise