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 Pflanzen gegen Staunässe schützen
17.10.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Erweiterung des Lichtwegs macht winzige Strukturen in Körperzellen sichtbar
17.10.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

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: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz