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 Bessere Anwendungsmöglichkeiten für Laserlicht
28.03.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Biegsame Touchscreens: Neues Herstellungsverfahren für transparente Elektronik verbessert
28.03.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten