WWU-Forscher haben DNA mit winzigem "Draht" versehen

Das Biomolekül DNA, in der Natur verantwortlich für die Speicherung von Erbinformation, wird immer häufiger auch als Baustein in der Nanotechnologie verwendet. Ein erfolgreicher Ansatz zur Herstellung funktioneller Nanostrukturen aus DNA ist der Einbau von Metallionen in eine künstliche DNA-Doppelhelix, die als Gerüst dient.

„Ordnet man auf diese Weise mehrere Metallionen direkt nebeneinander an, so entsteht ein Molekül, das quasi einen eindimensionalen Draht enthält“, sagt Prof. Dr. Jens Müller vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der WWU. Gemeinsam mit Forschern der Universität Zürich hat seine Arbeitsgruppe nun erstmals eine künstliche DNA mit hauchdünnem „Draht“ im Inneren hergestellt und dabei nachgewiesen, dass die natürliche Struktur erhalten bleibt.

Das Team um Prof. Müller hat einige der sogenannten Nucleobasen, die sich im Innern einer jeden DNA-Spirale befinden, durch künstliche Bausteine ersetzt. „Im Fall der von uns geschaffenen DNA sind diese künstlichen Bausteine in der Lage, äußerst fest an Silberionen zu binden. So ist es uns gelungen, drei Silberionen im Innern der Spirale direkt nebeneinander anzuordnen, wie Perlen auf einer Schnur“, sagt Prof. Müller. Das Besondere an der Struktur der DNA-Helix, die in Zusammenarbeit mit Forschern des Anorganisch-Chemischen Instituts der Universität Zürich ermittelt wurde, ist die Tatsache, dass sich die Form der Spirale durch den Einbau der Metallionen kaum ändert. „Eine solche strukturelle Information ist enorm wichtig für eine Weiterentwicklung der funktionalisierten DNA“, so Prof. Müller.

Bevor die künstliche DNA in Zukunft einmal als Nanodraht, als Nanomagnet oder in der Analytik etwa zum Nachweis von Schwermetallen in Leitungswasser Einsatz finden kann, müssen nach der jetzt erfolgten Strukturaufklärung jedoch noch weitere physikalische Eigenschaften intensiv untersucht werden.

Prof. Dr. Müller ist seit 2008 Professor für Anorganische Chemie an der WWU Münster. Zuvor wurde er im Rahmen des Emmy-Noether-Programms für exzellenten Hochschullehrer-Nachwuchs gefördert. Seit Januar 2010 ist er auch Teilprojektleiter im Sonderforschungsbereich 858 „Synergistische Effekte in der Chemie – Von der Additivität zur Kooperativität“.

Literatur: Johannsen S. et al. (2010): Solution structure of a DNA double helix with consecutive metal-mediated base pairs; Nature Chemistry, Published online: 17 January 2010 | doi:10.1038/nchem.512