DNA-Baukasten

News: DNA-Baukasten

Wer sich mit dem Erbmolekül DNA auskennt, kann mehr als Gene verändern: Forscher um Günter von Kiedrowski vom Lehrstuhl für Bioorganische Chemie der Ruhr-Universität Bochum nutzen diese Doppelschraubenmoleküle zum Beispiel, um daraus mikroskopisch kleine, geometrische Objekte aufzubauen. Zylinder, Quadrate und Tetraeder, die durch DNA zusammengehalten werden - vielleicht, so die Hoffnung der Forscher, einmal Bausteine für winzige Maschinen, die sich sogar selbst vervielfältigen können.

Die Desoxyribonukleinsäure, abgekürzt DNA, wird von der belebten Natur nicht umsonst seit Jahrmilliarden von Jahren als Informationsspeicher benutzt. Die bekannte DNA-Doppelhelix in den Zellkernen, der Bibliothek der Zellen, setzt sich aus zwei miteinander verbundenen Strängen zusammen, die sich hervorragend ergänzen: Sie bestehen aus vier Bausteinen, die sich immer paarweise aneinander lagern – und zwar so, daß der eine DNA-Strang im gegenüberliegenden ein genau passendes Gegenstück hat. So kann nach einer Zellteilung aus einem dieser Stränge der andere rekonstruiert werden.

Diese Komplementarität hat aber noch einen Vorteil: Trennt man zwei zu einander passende DNA-Einzelstränge, finden sie rasch wieder zu einander: Sie "erkennen" sich aufgrund der genau festgelegten Reihenfolge ihrer Bausteine. Diese Eigenschaft nutzen von Kiedrowski und seine Mitarbeiter: Sie stellen Paare von zueinander passenden DNA-Einzelsträngen her, halten diese aber zunächst getrennt voneinander und befestigen sie an speziellen Bausteinen, winzigen Goldkügelchen zum Beispiel. Gibt man diese im Reagenzglas zusammen, treiben sie so lange durch die Lösung, bis die einsamen Einzelstränge an einem Baustein dazu passende an einem anderen finden. Dann lagern sich die zueinander gehörenden DNA-Stränge aneinander und verbinden damit gezielt die Bausteine, die die Chemiker füreinander bestimmt haben. Durch geschickte Wahl der passenden DNA-Klebestreifen lassen sich so auch recht komplexe Objekte konstruieren (Angewandte Chemie vom November 1999).

Wer einmal einen Schrank selbst montieren mußte, dürfte sich Ähnliches gewünscht haben: Bauteile, die von selbst zueinander finden, sich an den Klebestellen erkennen, dabei gleich selbst zusammenbauen und obendrein noch beliebig vervielfältigen lassen – mit Methoden, die man aus der Biochemie kennt. Vielleicht können sich diese Minibauteile durch "künstliche" Evolution sogar einmal selbst optimieren.

Siehe auch