Erster Film über die menschliche Erbsubstanz gedreht – "DNA in Action"

Der an der University of Buffalo tätige Piero Bianco ist der erste Wissenschaftler, der einen Film über die menschliche Erbsubstanz gedreht hat.

Ziel von „DNA in Action“ ist es letztendlich, mehr über das Verhalten von Krebsmedikamenten bei Translokationen, also den strukturellen Umbauten zwischen verschiedenen Chromosomen, die mit dem Tumorwachstum einhergehen, herauszufinden. Dies wiederum soll Medikamentenherstellern die Entwicklung von Chemotherapeutika ermöglichen, die an den effektivsten Stellen wirken.

Bianco filmte ein Molekül eines bestimmten DNA-Motorproteins (Helicase), während es den Doppelstrang einer bakteriellen DNA öffnete. Um diese Leistung zu erbringen, verwendete der Forscher eine eigens entwickelte Technik, die „Laser-Pinzette“. Damit ist es möglich, ein DNA-Molekül lang genug zu erfassen und zu halten, um die Abwicklung der Doppelhelix zu erfassen. „Diese Laser-Pinzette ermöglicht es, jeweils ein Molekül zu betrachten und so zu verstehen, wie ein Protein tatsächlich funktioniert“, erklärte Bianco. Würde man eine Protein-Gruppe betrachten, gingen alle Nuancen eines Proteins verloren, so der Forscher.

Derzeit richtet Bianco seine Kamera auf ein komplexeres Motorprotein. Sein Ziel ist es, eine Reihe von Real-Time-„Action“-Filmen von mehreren Helicasen zu drehen, die eine DNA-Abwicklung bzw. –Reparatur bewerkstelligen. Mit diesem Wissen sollen brennende Fragen über die Wirkungsweise von Krebsmedikamenten beantwortet werden. Motorproteine gelten als natürliche Ziele für Medikamente. DNA-Motorproteine lassen das unkontrollierte Zellwachstum zu, da sie die DNA-Reproduktion ermöglichen. Bislang wissen Forscher nicht exakt, wie verschiedene Krebsmedikamente das Wachstum des Tumors stoppen.

Zu lernen wie ein DNA-Motorprotein funktioniert und es mit einem Film zu erfassen stellte die Wissenschaftler bislang noch vor große Herausforderungen. Technische Probleme mussten noch gelöst werden: Wie erhascht man z.B. ein einzelnes DNA-Molekül und wie hält man es stabil, damit es aufgewickelt werden kann. Auch das Problem der Größe bestand: DNA-Motorproteine sind zu klein, um sie unter dem Mikroskop zu beobachten zu können. Dieses Problem wurde durch die „Laser-Pinzette“ gelöst. Im nächsten Schritt will Bianco die Wirkungsweise von verschiedenen Helicasen an vier bestimmten Krebsmedikamenten filmen. Die Kenntnis darüber, wie sich die DNA abwickelt, kopiert und sich selbst repariert, zu welchem Zeitpunkt die Reparatur beginnt, stoppt und warum, soll die Krebsbehandlung wesentlich verbessern.

Download Film „DNA in Action“