|
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. |
