Konstanz – Deutschen Chemikern ist eine überraschende Entdeckung gelungen, die den Weg für einen Gennachweis mit bloßem Auge ebnen könnte: Wie Forscher von der Universität Konstanz belegen, lassen sich im Kopiervorgang des Erbguts Proteine an die Bausteine der DNA anhängen, die um mehr als das Hundertfache größer sind als die DNA-Bausteine selbst. Diese großen Proteine wie beispielsweise die Peroxidase der Krenpflanze lassen sich als Markierung einsetzen, anhand derer die Anwesenheit einer bestimmten Gensequenz nachgewiesen werden kann.
Die Konzentration der gesuchten Gensequenz ist anhand einer Farbreaktion erkennbar. Das Verfahren könnte sich daher eignen, um Teststreifen für einen medizinischen Vor-Ort-Schnelltest zu entwickeln. Unter anderem lassen sich mit dem Verfahren Genabschnitte nachweisen, die in Zusammenhang mit Erbkrankheiten sowie viralen Krankheitserregern stehen.
Kren-Protein als Marker
Das Verfahren der Biochemiker basiert auf dem körpereigenen Kopiervorgang unseres Erbguts. Sogenannte DNA-Polymerasen, die "Kopiermaschinen" unseres Erbguts, lesen einen Einzelstrang unserer DNA ab und bauen ein komplementäres Gegenstück Baustein für Baustein nach. Wie die Chemiker um Andreas Marx nun im im Fachmagazin "Angewandte Chemie" zeigen konnten, lassen sich bei diesem Vorgang auch Bausteine einbauen, denen ein wesentlich größeres Protein als Fracht angehängt ist. Diese Proteine, darunter die Kren-Peroxidase, lassen sich als Markierung für die DNA-Abschnitte einsetzen.
Die Konstanzer Chemiker nutzten dieses Verfahren, um ein präzises und einfach zu handhabendes Detektionssystem für DNA-Abschnitte zu entwickeln. Eine zu untersuchende Probe wird mit einer Nukleotidkette, die komplementär zum gesuchten DNA-Abschnitt ist, zusammengebracht. Enthält die Probe den gesuchten Abschnitt, so bindet er an die Nukleotidkette – bereits eine einzige Abweichung in der Abfolge der DNA-Bausteine verhindert diese Anbindung. Bei diesem Bindungsprozess kann nun der Kopiervorgang des Erbguts dafür genutzt werden, um Nukleotide mit angehängter Meerrettich-Peroxidase als Markierung anzubringen. Die Kren-Peroxidase macht es anhand einer rot-braunen Färbung möglich, die Konzentration des gesuchten DNA-Abschnittes mit bloßem Auge zu erkennen.
Basis für Schnelltests
Dieses Testverfahren lässt sich bei Raumtemperatur ohne Laborumgebung umsetzen und zeichnet sich durch eine besondere Robustheit aus. Das Verfahren könnte daher die Grundlage bilden, um Teststreifen für medizinische Schnelltests zu entwickeln. Mittels dieser Teststreifen ließen sich unter anderem Krankheitserreger ohne aufwändigen Labortest nachweisen. (red, 2.8.2016)