Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Punktgenau zusammengesteckt

02.02.2012
Zinkfingerproteine als ortsspezifische Adapter für DNA-Origami-Strukturen

DNA ist nicht nur der Träger der genetischen Information, DNA ist auch ein interessantes Nanobaumaterial. Ähnlich wie beim Origami, der japanischen Kunst des Papierfaltens, lässt sich beispielsweise ein langer DNA-Einzelstrang mithilfe kurzer DNA-Stückchen in eine nahezu beliebige dreidimensionale Form falten.


Rasterkraftmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass die Streptavidinmoleküle immer spezifisch in der jeweils vorgesehenen Aussparung des Origami-Rechtecks gebunden waren.(c) Wiley-VCH

Diese Nanostruktur lässt sich zudem mit spezifischen Andockstellen für Proteine ausstatten. Ein Team um Takashi Morii von der Universität Kyoto stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun eine neue Methode vor, mit der die Proteine über spezielle „Adapter“ angeknüpft werden, so genannte Zinkfingerproteine.

Physiologische Vorgänge und chemische Reaktionen in Zellen laufen hochspezifisch in mehreren Reaktionsschritten ab. Mehrere Enzyme müssen kooperieren, um die aufeinanderfolgenden Schritte der notwendigen chemischen Transformationen zu katalysieren – wesentlich effizienter als künstliche Systeme dies vermögen. Die natürlichen Systeme lassen sich nur effektiv nachahmen, wenn sich die einzelnen Enzyme und Faktoren im richtigen nanoskopischen Abstand zueinander befinden. DNA-Origami-Strukturen lassen sich als eine Art „molekularer Stecktafeln” nutzen, um Enyzme und andere Proteine mit Nanometer-Präzision anzuordnen.

Verschiedene Methoden zur Anbindung von Proteinen an DNA-Origamis wurden bereits entwickelt, dazu ist aber meist eine Modifikation des Proteins notwendig. „Eine nur auf Proteinen basierende Methode wäre wünschenswert“, so Morii, „denn sie würde die Bindung von Proteinen an die Origamis vereinfachen und beschleunigen.“

Morii und sein Team setzen auf Zinkfingerproteine als „Adapter“. Eine Polypeptidkette eines Zinkfingerproteins bindet ein Zinkion und nimmt dabei eine stabile, kompakt gefaltete Form ein, die als „Zinkfinger“ bezeichnet wird und spezifisch an bestimmte DNA-Motive binden kann. Zinkfinger können so konstruiert werden, dass sie jedes gewünschte DNA-Motiv erkennen.

Die Wissenschaftler stellten rechteckige Origami-Strukturen her, die mehrere definierte Aussparungen enthielten. An diesen Stellen enthielten die Origamis verschiedene DNA-Erkennungsmotive für verschiedene Zinkfinger. Dann konstruierten sie Proteine, die an einem Ende Zinkfinger-Einheiten enthielten, am anderen Ende ein fluoreszierendes Protein oder ein Biotin-Molekül. Biotin bindet spezifisch an das große Protein Streptavidin. Rasterkraftmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass die Streptavidinmoleküle immer spezifisch in der jeweils vorgesehenen Aussparung des Origami-Rechtecks gebunden waren.

„Unsere Ergebnisse belegen, dass Zinkfinger geeignete Adapter sind, um bequem Positionen einer DNA-Origami-Struktur ortsselektiv ansteuern zu können“, sagt Morii. „Mehrere verschiedene Adapter, die verschiedene Proteine tragen, können dabei voneinander unabhängig voneinander an definierte Stellen einer solchen Nanostruktur geknüpft werden.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 04/2012

Autor: Takashi Morii, Kyoto University (Japan), http://akweb.iae.kyoto-u.ac.jp/material/en/index.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201108199

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie