Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanobauteile aus DNA

31.03.2016

Blümchenketten-Rotaxane als molekulare Führungslager

Damit eine Maschine Arbeit verrichten kann, benötigt sie gegeneinander bewegliche Teile. Bei Nanomaschinen ist das nicht anders. Deutsche Wissenschaftler haben jetzt ein Nanobauelement aus DNA-Molekülen konstruiert, das eine lineare Bewegung zweier Einzelteile gegeneinander ermöglicht. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnte es als „molekulares Führungslager“ Verwendung finden und Ausgangspunkt für komplexere Systeme sein.


Länge des Nanobauteilchens

(c) Wiley-VCH

DNA ist ein ausgezeichnetes Baumaterial für die Nano-Welt: Sie bildet ein sehr stabiles Grundgerüst und an jeder beliebigen Stelle lässt sich einer der Stränge herausnehmen und als Anknüpfungspunkt für weitere Bauteile verwenden. Auch die Anknüpfung funktioneller Gruppen ist kein Problem. Auf diese Weise lassen sich komplexe Systeme aus DNA-Molekülen konstruieren.

Zur Herstellung ihrer beweglichen Bauteile wählte das Team um Michael Famulok von der Universität Bonn das Bauprinzip der sogenannten Rotaxane. Dabei handelt es sich um eine Molekülklasse, bei denen ein oder mehrere molekulare Ringe auf eine Achse „aufgefädelt“ sind, auf der sie sich frei bewegen können, wobei das Abfädeln durch „Stopper“ verhindert wird.

Sind die DNA-Ringe selbst fest an ein Ende der Achse gebunden, so lässt sich der Ring eines Moleküls auf die Achse eines anderen auffädeln und umgekehrt. Die Stopper bestehen in diesem Fall aus je zwei miteinander verschränkten DNA-Ringen mit kugelähnlicher Gestalt.

Nach Anbringen der Stopper an den freien Enden der Achsen erhielten die Forscher zwei miteinander verwobene hantelförmige Strukturen, die entlang der Achsen frei beweglich sind, sodass die beiden Hanteln linear gegeneinander verschoben werden können. Ein ganz ähnliches Prinzip des Auffädelns kennt man vom Knüpfen von Ketten aus Gänseblümchen (engl.: daisy), weshalb diese speziellen Rotaxane auch als Daisy-chain- oder Blümchenketten-Rotaxane bezeichnet werden.

Wie werden aber die beiden DNA-Moleküle ineinander gefädelt? Famulok und seine Kollegen greifen hierzu auf das Prinzip der spezifischen Basenpaarung zurück: Sie lassen in der Mitte der Achsen sowie an einer seitlichen Stelle des Rings je eine kleine „Lücke“ aus einzelsträngiger DNA.

Deren Sequenzen sind komplementär zueinander. Kommen die einzelsträngigen Bereiche von Ring und Achse miteinander in Kontakt, binden sie aneinander und „kleben“ dabei jeweils Ring und Achse zweier Moleküle wechselseitig aneinander. Werden nun kurze DNA-Einzelstränge zugegeben, die komplementär zu diesen Bereichen sind, trennen diese die „Klebestelle“ zwischen Achse und Ring, wobei der Ring auf die Achse rutschen kann.

So entsteht ein bewegliches Bauteil, das als molekulares Gleitlager oder Kraftüberträger für Nanomaschinen dienen könnte. Weitere nanoskopische Maschinenteile sollen folgen, die Forscher können sich einen ganzen Satz neuartiger Bausteine auf der Basis mechanisch verbundener doppelsträngiger DNA vorstellen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 08/2016

Autor: Michael Famulok, Universität Bonn (Germany), http://www.famuloklab.de/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201601042

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://www.famuloklab.de/
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201601042
http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen
27.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Glykane als Biomarker für Krebs?
27.06.2017 | 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: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie