Enzyme, die auf Knopfdruck reagieren

Radiowellen schalten Enzyme ein und aus

Forscher des Massachusetts Institutes of Technology in Cambridge (MIT) haben einen Weg gefunden, Zellvorgänge in Bakterien mit Radiowellen ein- und abzuschalten. Ziel ist die Entwicklung von so genannten „mikrobiellen Maschinen“, erklärte Joseph Jacobson, der die Methode der „Fernsteuerung“ für Bakterien auf dem Treffen der Materials Research Society in Boston.

Laut Jacobsen können Zellen mit verschiedenen Fähigkeiten ausgestattet werden, wie z.B. mit der Fähigkeit, periodisch zu leuchten. Enzyme, die auf Knopfdruck reagieren, könnten dann wie beim Herunterladen eines bestimmten Programms in die Zellen diese speziellen Eigenschaften „einschalten“. Obwohl einzelne Aspekte bereits Form annehmen, ist dieses Ziel noch in weiter Ferne, berichtet das Fachblatt Nature.

Das Team um Jacobsen nutzt ein elektromagnetisches Feld um bestimmte Enzyme ein- und abzuschalten. Diese Enzyme schneiden die so genannte Messenger-RNA, die bei der Transkribition also beim Ablesen der genetischen Information (DNA) entsteht. Im ersten Schritt hängen die Wissenschaftler einen winzigen Goldpartikel an das Enzym. Diese Nano-Goldpartikel wirken als Antenne und nutzen die Energie des eingeschalteten Magnetfeldes, um das Enzym funktionslos zu machen. Ist das Feld abgeschaltet, nimmt das Enzym seine Funktion wieder auf.

Erste Erfolge verbuchten die MIT-Forscher bereits Anfang dieses Jahres. Sie manipulierten auf ähnlichem Weg Moleküle der Erbsubstanz. Die Wissenschaftler steckten eine Goldantenne an DNA-Stränge (Bild), die spontan eine Haarnadel-Struktur, wo zwei Enden miteinander verbunden sind, bildeten. Durch Radiowellen gelang es, die „Haarnadel“ zu öffnen. Die Tatsache, dass dies nun auch bei Proteinen möglich ist, erhöht das Anwendungspotenzial, da Enzyme in beinahe allen chemischen Prozessen der Zelle beteiligt sind.