Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Eine Streckbank für das DNA-Knäuel" - Erbmolekül ist lang gestreckt experimentell besser zugänglich

27.01.2006


Die DNA als Knäuel: Zwar ist das Erbmolekül bekanntermaßen als Doppelhelix oder eine Art gewendelte Strickleiter aufgebaut. Unter normalen Umständen ist diese Struktur aber noch sehr viel stärker aufgewickelt. In lebenden Zellen bietet das den Vorteil, dass die um ein Vielfaches längere DNA in den Zellkern passt. Bei Experimenten und anderen Anwendungen aber ergibt sich die Schwierigkeit, das so stark aufgedrehte DNA-Molekül zugänglich zu machen. Der Doktorandin Marion Hochrein am Lehrstuhl für Experimentalphysik von Professor Dr. Joachim Rädler an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München gelang nun, DNA mit vergleichsweise geringem Aufwand auszustrecken. Wie die beiden Forscher und weitere beteiligte Kollegen in der Online-Ausgabe von "Physical Review Letters" schreiben, verlieren die Nukleinsäuremoleküle ihre Knäuelstruktur, wenn sie auf bestimmte Membranen mit Oberflächen mit periodisch angeordneten, parallelen Gräben aufgebracht werden. "Die Ausrichtung der langen DNA ist für viele biotechnologische Anwendungen, etwa das optische Sequenzieren, eine Notwendigkeit", berichtet Hochrein. "Zum anderen ist die ausgestreckte DNA für die Polymerphysik interessant, die das Verhalten des DNA-Moleküls analysiert."



Vor allem wenn die Interaktion von DNA mit anderen Biomolekülen untersucht werden soll, muss das Molekül ausgestreckt werden, um überhaupt zugänglich zu sein. Hochrein und ihre Kollegen nutzten dafür Membranen aus Lipiden, also wasserunlöslichen Molekülen, zu denen unter anderem Fette und Fettsäuren gehören. Die Membranen dürfen keine glatte Oberfläche zeigen, sondern müssen langgestreckte regelmäßige "Furchen" und Erhebungen bilden. In eine "Ecke" dieser Vertiefungen nun legen sich die aufgewickelten DNA-Fäden, strecken sich aus und sind aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Furchen, in denen sie sich befinden, dann auch gleichmäßig ausgerichtet. Diese Wirkung ist auf die Ladungen der DNA und der Membran zurückzuführen. Die DNA ist ein großes, negativ geladenes Biomolekül. Der konkav gekrümmte Bereich der Furchen, an den die DNA anliegt, erlaubt besonders viel Kontakt zwischen den negativ geladenen DNA-Molekülen und den positiv geladenen Lipiden. Das könnte auch erklären, warum sich die DNA-Moleküle in den am stärksten gekrümmten Bereichen der Vertiefungen und nicht etwa auf den benachbarten Erhebungen ausrichten.



Die bis dahin eingesetzten Methoden zur Ausrichtung von DNA waren sehr viel komplizierter in der Anwendung. "Unser Ansatz dagegen bietet ganz andere Möglichkeiten, die Form von DNA zu kontrollieren", so Hochrein. "Es können jetzt nämlich sehr einfach große DNA-Mengen auf die entsprechenden Membranen aufgebracht werden, wo sie sich dann ausrichten und ausstrecken. So sind sie frei zugänglich für das umgebende wässrige Medium und darin gelöste Moleküle. Das System erleichtert deshalb umfangreiche Experimente und auch die Analyse fundamentaler biologischer Prozesse, die mit DNA und anderen Biomolekülen zu tun haben." Die DNA kann noch zusätzlich manipuliert werden, indem elektrische Felder angelegt oder Proteine in die Membran eingebracht werden. Das neue System und die vielfältigen damit verbundenen Möglichkeiten werden, so vermuten die Forscher, für sehr viele Biophysiker von Interesse sein.

Publikation:

"DNA Localization and Coil Stretching on Periodically Micro-structured Lipid Membranes", Marion B. Hochrein, Judith A. Leierseder, Leonardo Golubovic, and Joachim O. Rädler, Phys. Rev. Lett., 2006, online, Publikation in Print folgt

Ansprechpartner:

Dr. Marion Hochrein
Lehrstuhl für Experimentalphysik, Physik weicher Materie und Biophysik von Prof. Dr. Joachim Rädler
Tel.: 089-2180-2704
Fax: 089-2180-3182
E-Mail: Marion.Hochrein@physik.uni-muenchen.de

www.uni-muenchen.de/ | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Biomolekül DNA DNA-Molekül Erbmolekül Lipid Membran Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Therapieansatz fördert die Reparatur von Blutgefässen nach einem Hirnschlag
25.06.2019 | Universität Zürich

nachricht In der thermischen Molekül-Falle Neue Ansätze zur Erforschung der molekularen Ursachen der Amyloid-Bildung
25.06.2019 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Einzelne Atome im Visier

Mit der NMR-Spektroskopie ist es in den letzten Jahrzehnten möglich geworden, die räumliche Struktur von chemischen und biochemischen Moleküle zu erfassen. ETH-Forschende haben nun einen Weg gefunden, wie man dieses Messprinzip auf einzelne Atome anwenden kann.

Die Kernspinresonanz-Spektroskopie – kurz NMR-Spektroskopie – ist eine der wichtigsten physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden. Damit lässt sich...

Im Focus: Partielle Mondfinsternis am 16./17. Juli 2019

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Wie im letzten Jahr findet auch 2019 eine in den späten Abendstunden in einer lauen Sommernacht gut zu beobachtende Mondfinsternis statt, und zwar in der Nacht vom 16. auf den 17. Juli. Die Finsternis ist zwar nur partiell - der Mond tritt also nicht vollständig in den Erdschatten ein - es ist aber für die nächsten Jahre die einzige gut sichtbare Mondfinsternis im deutschen Sprachraum.

Am Dienstagabend, den 16. Juli, wird ein kosmisches Schauspiel zu sehen sein: Der Vollmond taucht zu einem großen Teil in den Schatten der Erde ein, es findet...

Im Focus: Fraunhofer IDMT zeigt akustische Qualitätskontrolle auf der Fachmesse für Messtechnik »Sensor + Test 2019«

Das Ilmenauer Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT präsentiert vom 25. bis 27. Juni 2019 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Stand 5-248) seine neue Lösung zur berührungslosen, akustischen Qualitätskontrolle von Werkstücken und Bauteilen. Da die Prüfung zerstörungsfrei funktioniert, kann teurer Prüfschrott vermieden werden. Das Prüfverfahren wird derzeit gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern im praktischen Einsatz erfolgreich getestet und hat das Technology Readiness Level (TRL) 6 erreicht.

Maschinenausfälle, Fertigungsfehler und teuren Prüfschrott reduzieren

Im Focus: Fraunhofer IDMT demonstrates its method for acoustic quality inspection at »Sensor+Test 2019« in Nürnberg

From June 25th to 27th 2019, the Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT in Ilmenau (Germany) will be presenting a new solution for acoustic quality inspection allowing contact-free, non-destructive testing of manufactured parts and components. The method which has reached Technology Readiness Level 6 already, is currently being successfully tested in practical use together with a number of industrial partners.

Reducing machine downtime, manufacturing defects, and excessive scrap

Im Focus: Erfolgreiche Praxiserprobung: Bidirektionale Sensorik optimiert das Laserauftragschweißen

Die Qualität generativ gefertigter Bauteile steht und fällt nicht nur mit dem Fertigungsverfahren, sondern auch mit der Inline-Prozessregelung. Die Prozessregelung sorgt für einen sicheren Beschichtungsprozess, denn Abweichungen von der Soll-Geometrie werden sofort erkannt. Wie gut das mit einer bidirektionalen Sensorik bereits beim Laserauftragschweißen im Zusammenspiel mit einer kommerziellen Optik gelingt, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT auf der LASER World of PHOTONICS 2019 auf dem Messestand A2.431.

Das Fraunhofer ILT entwickelt optische Sensorik seit rund 10 Jahren gezielt für die Fertigungsmesstechnik. Dabei hat sich insbesondere die Sensorik mit der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

17. Internationale Conference on Carbon Dioxide Utilization in Aachen

25.06.2019 | Veranstaltungen

Meeresleuchten, Klimawandel, Küstenmeere Afrikas – Spannende Vielfalt bei „Warnemünder Abenden 2019“

24.06.2019 | Veranstaltungen

Plastik: Mehr Kreislauf gegen die Krise gefordert

21.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Einzelne Atome im Visier

25.06.2019 | Physik Astronomie

Clever Chillen mit weniger Kältemittel: Neue Blue e Chiller von 11 bis 25 kW

25.06.2019 | Energie und Elektrotechnik

Neuer Therapieansatz fördert die Reparatur von Blutgefässen nach einem Hirnschlag

25.06.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics