Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanobauteile aus DNA

31.03.2016

Blümchenketten-Rotaxane als molekulare Führungslager

Damit eine Maschine Arbeit verrichten kann, benötigt sie gegeneinander bewegliche Teile. Bei Nanomaschinen ist das nicht anders. Deutsche Wissenschaftler haben jetzt ein Nanobauelement aus DNA-Molekülen konstruiert, das eine lineare Bewegung zweier Einzelteile gegeneinander ermöglicht. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, könnte es als „molekulares Führungslager“ Verwendung finden und Ausgangspunkt für komplexere Systeme sein.


Länge des Nanobauteilchens

(c) Wiley-VCH

DNA ist ein ausgezeichnetes Baumaterial für die Nano-Welt: Sie bildet ein sehr stabiles Grundgerüst und an jeder beliebigen Stelle lässt sich einer der Stränge herausnehmen und als Anknüpfungspunkt für weitere Bauteile verwenden. Auch die Anknüpfung funktioneller Gruppen ist kein Problem. Auf diese Weise lassen sich komplexe Systeme aus DNA-Molekülen konstruieren.

Zur Herstellung ihrer beweglichen Bauteile wählte das Team um Michael Famulok von der Universität Bonn das Bauprinzip der sogenannten Rotaxane. Dabei handelt es sich um eine Molekülklasse, bei denen ein oder mehrere molekulare Ringe auf eine Achse „aufgefädelt“ sind, auf der sie sich frei bewegen können, wobei das Abfädeln durch „Stopper“ verhindert wird.

Sind die DNA-Ringe selbst fest an ein Ende der Achse gebunden, so lässt sich der Ring eines Moleküls auf die Achse eines anderen auffädeln und umgekehrt. Die Stopper bestehen in diesem Fall aus je zwei miteinander verschränkten DNA-Ringen mit kugelähnlicher Gestalt.

Nach Anbringen der Stopper an den freien Enden der Achsen erhielten die Forscher zwei miteinander verwobene hantelförmige Strukturen, die entlang der Achsen frei beweglich sind, sodass die beiden Hanteln linear gegeneinander verschoben werden können. Ein ganz ähnliches Prinzip des Auffädelns kennt man vom Knüpfen von Ketten aus Gänseblümchen (engl.: daisy), weshalb diese speziellen Rotaxane auch als Daisy-chain- oder Blümchenketten-Rotaxane bezeichnet werden.

Wie werden aber die beiden DNA-Moleküle ineinander gefädelt? Famulok und seine Kollegen greifen hierzu auf das Prinzip der spezifischen Basenpaarung zurück: Sie lassen in der Mitte der Achsen sowie an einer seitlichen Stelle des Rings je eine kleine „Lücke“ aus einzelsträngiger DNA.

Deren Sequenzen sind komplementär zueinander. Kommen die einzelsträngigen Bereiche von Ring und Achse miteinander in Kontakt, binden sie aneinander und „kleben“ dabei jeweils Ring und Achse zweier Moleküle wechselseitig aneinander. Werden nun kurze DNA-Einzelstränge zugegeben, die komplementär zu diesen Bereichen sind, trennen diese die „Klebestelle“ zwischen Achse und Ring, wobei der Ring auf die Achse rutschen kann.

So entsteht ein bewegliches Bauteil, das als molekulares Gleitlager oder Kraftüberträger für Nanomaschinen dienen könnte. Weitere nanoskopische Maschinenteile sollen folgen, die Forscher können sich einen ganzen Satz neuartiger Bausteine auf der Basis mechanisch verbundener doppelsträngiger DNA vorstellen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 08/2016

Autor: Michael Famulok, Universität Bonn (Germany), http://www.famuloklab.de/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201601042

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://www.famuloklab.de/
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201601042
http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schutz der neuronalen Architektur
05.06.2020 | Universität Heidelberg

nachricht Akute myeloische Leukämie: Größerer Entscheidungsspielraum bei Therapie-Start
05.06.2020 | Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)

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: Sehvermögen durch Gentherapie wiederherstellen

Neuer Ansatz zur Behandlung bislang unheilbarer Netzhautdegeneration

Menschen verlassen sich in erster Linie auf ihr Augenlicht. Der Verlust des Sehvermögens bedeutet, dass wir nicht mehr lesen, Gesichter erkennen oder...

Im Focus: Restoring vision by gene therapy

Latest scientific findings give hope for people with incurable retinal degeneration

Humans rely dominantly on their eyesight. Losing vision means not being able to read, recognize faces or find objects. Macular degeneration is one of the major...

Im Focus: Kleines Protein, große Wirkung

In Meningokokken spielt das unscheinbare Protein ProQ eine tragende Rolle. Zusammen mit RNA-Molekülen reguliert es Prozesse, die für die krankmachenden Eigenschaften der Bakterien von Bedeutung sind.

Meningokokken sind Bakterien, die lebensbedrohliche Hirnhautentzündungen und Sepsis auslösen können. Diese Krankheitserreger besitzen ein sehr kleines Protein,...

Im Focus: Small Protein, Big Impact

In meningococci, the RNA-binding protein ProQ plays a major role. Together with RNA molecules, it regulates processes that are important for pathogenic properties of the bacteria.

Meningococci are bacteria that can cause life-threatening meningitis and sepsis. These pathogens use a small protein with a large impact: The RNA-binding...

Im Focus: Magnetische Kristallschichten für den Computer von Morgen

Ist die Elektronik, so wie wir sie kennen, am Ende?

Der Einsatz moderner elektronischer Schaltkreise für immer leistungsfähigere Rechentechnik und mobile Endgeräte stößt durch die zunehmende Miniaturisierung in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Was Salz und Mensch verbindet

04.06.2020 | Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

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

Schutz der neuronalen Architektur

05.06.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wie das Gehirn unser Sprechen kontrolliert - Beide Gehirnhälften leisten besonderen Beitrag zur Sprachkontrolle

05.06.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Akute myeloische Leukämie: Größerer Entscheidungsspielraum bei Therapie-Start

05.06.2020 | Biowissenschaften Chemie

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