Die "nanoskopische Straßenbahn"

27. September 2004, 20:00
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Wissenschaftsteam konnte Nanoobjekte über eine definierte Route zu transportieren - DNA als "Baumaterial"

Tempe - Einem amerikanisch-britischen Wissenschaftsteam ist es gelungen, Nanoobjekte von einer Stelle einer Nanostruktur über eine definierte Route zu einer anderen zu transportieren, berichtet die Gesellschaft Deutscher Chemiker. Damit ist der Anfang dieser in der Nanotechnologie wesentlichen Herausforderung gelungen.

Diese so genannte "nanoskopische Straßenbahn" wurde aus der Erbsubstanz DNA konstruiert. DNA hat sich als Nano-Baumaterial bereits vielfach bewährt, da aufgrund der spezifischen Basen-Paarung zueinander komplementärer DNA-Bereiche dieser Baustoff in der Lage ist, sich per Selbstorganisation zu definierten Strukturen anzuordnen. Das Forscherteam um Hao Yan und John H. Reif aus Durham sowie Andrew J. Turberfield aus Oxford haben für das "Schienensystem" auf ein doppelsträngiges DNA-Rückgrat zurückgegriffen. Über kurze einzelsträngige "Scharniere" knüpften die Forscher drei doppelsträngige DNA-Stücke, die sich wie starre Stäbe verhalten, als "Haltestellen" an das Rückgrat.

Das "Fahrzeug"

Die Straßenbahn ist zunächst an der ersten Haltestelle befestigt: Das winzige Fahrzeug besteht aus zweimal drei Nukleotiden, die jeweils an den Enden der beiden Stränge der Haltestellen-DNA hängen. Die sechs Straßenbahn-Nukleotide liegen einander nicht genau gegenüber, sondern sind so versetzt, dass an einem der Stränge drei Nukleotide überstehen. Diese wirken wie eine Art Klebepunkt auf ihre Gegenstücke. Und die zweite Haltestelle ist denn auch so konstruiert, dass hier ebenfalls drei Nukleotide vorstehen, die genau dazu passen. Klappen jetzt beide Haltestellen an ihren Scharnieren so um, dass sie zueinander zeigen, haften die überstehenden Enden aneinander.

Das Enzym Ligase verknüpft sie zu einem durchgehenden Doppelstrang. Nun kommt ein weiteres Enzym, eine Nuklease, ins Spiel, das DNA-Doppelstränge wie eine Schere zerschneidet. Diese molekulare "Schere"schneidet jedoch nur, wenn sie eine ganz bestimmte Nukleotid-Reihenfolge vorfindet. Wenn es den Forschern gelingt, die passenden Nukleasen zu finden, wären auch ausgedehntere Netze möglich. Dies wäre die Voraussetzung zur Schaffung von Nanorobotern.(pte)

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