Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die DNA verrät ihre Geheimnisse

07.12.2007
Ein Dresdner Team deckt die elektronische Struktur der Doppelhelix auf und publiziert in Nature Materials

Seit mehr als zehn Jahren versuchen Wissenschaftler, die elektronische Struktur der DNA zu entschlüsseln, oder genauer: herauszufinden, wie die Elektronen in den molekularen Orbitalen der berühmten Doppelhelix verteilt sind. Ein Einblick in die elektronische Struktur der DNA kann zum Beispiel helfen zu verstehen, wie diese sich verhält, wenn sie durch ultraviolette Strahlung beschädigt wird. Aber auch Anwendungen im Bereich der Nanotechnologie profitieren von solchen Erkenntnissen.

Eine Forschergruppe, die von Prof. Gianaurelio Cuniberti, Professor für Materialwissenschaften und Nanotechnologie an der TU Dresden, koordiniert wird, hat nun erste Erfolge bei der Erforschung der Nukleinsäuremoleküle bei einer Temperatur von minus 195 Grad Celsius erbracht. Zusammengearbeitet hat das Team dabei mit der Hebräischen Universität Jerusalem, der Universität Tel Aviv, dem Materialforschungsinstitut INFM-CNR in Modena und dem interuniversitären Konsortium CINECA in Bologna. Ihre Studie, publiziert im renommierten Fachblatt Nature Materials, nutzt ein Rastertunnelmikroskop, mit dem es möglich ist, einerseits den Strom zu messen, der durch das auf einem Goldsubstrat aufgebrachte Molekül fließt, und gleichzeitig die Anordnung der elektronischen Orbitale zu beobachten.

Dank der theoretischen Berechnungen, die auf der Lösung bestimmter Quantengleichungen fußen, war es den Wissenschaftlern möglich, die elektronische Struktur zu bestimmen, die am ehesten mit dem gemessenen Strom übereinstimmt, und dann herauszufinden, welche Elemente der Doppelhelixstruktur dazu beitragen, dass Elektronen durch die Doppelhelix wandern können. Um die Störungen gering zu halten, die durch Verunreinigungen und andere Störungen verursacht werden, haben die Forscher ein langgezogenes und etwas vereinfachtes Molekül benutzt, das sich nur aus den beiden Nukleinbasen Guanin und Zytosin zusammensetzt.

Das Potenzial dieser Entdeckung ist enorm: das Verständnis der elektronischen Eigenschaften der DNA ist die Voraussetzung für eine unendliche Anzahl weiterer Anwendungen in Bereichen, die von der Biochemie bis zur Nanotechnologie reichen. Beispielsweise könnte es nun möglich sein, genau zu erklären, wie ultraviolette Strahlung die DNA angreift, wie genetische Mutationen so genannte "freie Radikale" produzieren, und vor allem wie das Molekül darauf reagiert: DNA-Reparaturen treten tatsächlich durch die Weitergabe elektrischer Ladung innerhalb der Doppelhelix auf, die sich in veränderten Molekülbindungen niederschlägt. Auf dem Feld der Nano-Bio-Elektronik profitiert vor allem die Forschung an elektrischen Schaltkreisen, die sich aus biologischen Molekülen zusammensetzen, von den neuen Erkenntnissen. DNA wird dort als ein mögliches Gerüst für winzige Nanodrähte angesehen, um mit ihnen "biologische Chips" entwickeln zu können, die viel kleiner als die heutigen Bauteile auf Siliziumbasis sind.

Diese Forschungsaufgaben werden in Dresden am Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien des Instituts für Materialwissenschaften der TU Dresden fortgeführt, wo Prof. Cuniberti seit Oktober 2007 die Professur für Materialwissenschaften und Nanotechnik leitet.

Weitere Informationen: Prof. Dr. Gianaurelio Cuniberti, Tel. 0351 463-31420, E-Mail: office@nano.tu-dresden.de

Kim-Astrid Magister | idw
Weitere Informationen:
http://nano.tu-dresden.de/

Weitere Berichte zu: DNA Doppelhelix Materialwissenschaft Molekül Nanotechnologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie