Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rotaxan-Moleküle aus Erbgutmaterial für die Nanorobotik

23.04.2010
In die Nanomechanik kommt Bewegung. Wissenschaftlern der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, aus DNA-Doppelsträngen ein Molekül, ein so genanntes Rotaxan, herzustellen, dessen Einzelteile mechanisch frei beweglich sind. Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology" (doi: 10.1038/NNANO.2010.65) schreiben, stehen der Nanorobotik und der Synthetischen Biologie ganz neue Möglichkeiten offen.

Schon seit Jahren tüfteln Biochemiker an Rotaxanen. Der aus dem Altgriechischen abgeleitete Name bedeutet so viel wie "Radachse" - nicht ohne Grund. Denn ein Rotaxan-Molekül besteht vor allem aus einer Achse und einem darüber eingefädelten Ring. Damit der Ring sich nicht von der Achse lösen kann, sind an den Enden so genannte "Stopper" angebracht, die selbst wiederum aus miteinander verschränkten Ringen bestehen.

Das ganze Gebilde sieht ein wenig wie eine Hantel aus, über dessen Griffstange ein Ring aufgezogen wurde (s. Abb.) Die bisherigen Rotaxane entstammen allesamt der organischen Chemie, die wesentlich kleiner sind und deshalb eine geringere Spanne an mechanischer Bewegung im Nanometerbereich zulassen. Außerdem kann die DNA relativ einfach weiter funktionalisiert werden, wodurch sehr schnell raffinierte mechanische Systeme entwickelt werden können.

Bausteine des Lebens als Konstruktionsmaterial

Das Forscherteam um Dr. Damian Ackermann und Prof. Michael Famulok vom Life & Medical Sciences (LIMES)-Institut der Universität Bonn hat sich für die neuen Rotaxane eines Baustoffes bedient, der eigentlich als Baustein des Lebens bekannt ist: DNA. Der Doppelstrang aus Nukleotiden ist für die Chemiker aber nicht in erster Linie wegen seiner Erbgutträgerfunktion interessant, sondern vor allem aus "architektonischen" Gründen. Die Doppelhelix bildet ein sehr stabiles Grundgerüst. Außerdem lässt sich einer der Stränge an jeder beliebigen Stelle herausnehmen und sozusagen als Anknüpfungspunkt für weitere Bauteile verwenden. "DNA eignet sich durch die Spezifität der Einzelstränge, das bietet uns ganz viele Möglichkeiten", erläutert Damian Ackermann. "DNA ist wie eine Art Legostein - das ideale Baumaterial für die Nanoarchitektur", ergänzt Prof. Famulok.

Rädchen zum Nanomotor

Die Bonner Biochemiker haben ein Rotaxan geschaffen, das es so bisher noch nicht gab: Eine stabile mechanische Einheit mit einem frei beweglichen inneren Ring. Nun ist vieles möglich. "Wir können uns einiges vorstellen", so Prof. Famulok. "Das Ziel ist es zunächst einmal, kontrollierbare bewegliche Systeme auf Nanoebene zu bauen. Die Achse und die Räder sind da und wir haben einige Ideen, welchen Antrieb man ausprobieren könnte, um die Räder in Bewegung zu setzen." Diese Nanomotoren könnten dann auch mit biologischen Systemen wie z.B. Proteinen kompatibel sein.

Die Forscher wissen nun, dass sie mit den DNA Rotaxanen die Grundlage erarbeitet haben um unterschiedlichste nano-mechanische Systeme auf der Basis von mechanisch verbundener doppelsträngiger DNA aufzubauen. Was dabei genau am Ende herauskommt, ist zunächst einmal nicht das Wichtigste. "Entscheidend ist, dass wir einen Satz neuartiger Bausteine in der Hand haben, mit denen wir Dinge konstruieren können, die vorher so nicht möglich waren" sagt Ackermann "die Grenzen der Phantasie sind sozusagen ein wenig erweitert worden."

Kontakt:
Damian Ackermann
Life & Medical Sciences (LIMES)-Institut
Telefon.: 0228-73-2667
E-Mail: damian.ackermann@uni-bonn.de
Prof. Michael Famulok
Life & Medical Sciences (LIMES)-Institut Abteilungsleiter Chemische Biologie
Telefon: 0228-73-5661
E-Mail: m.famulok@uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.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