Lichtempfindliche DNA Sequenzabhängige DNA-Lichtempfindlichkeit

Kieler Forscher haben beobachtet, dass DNA-Stränge in Abhängigkeit ihrer Basensequenz charakteristische Lichtempfindlichkeiten aufweisen.

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Christian-Albrechts- Universität zu Kiel

Kiel – Die einzelnen DNA-Basen weisen hohe Photostabilitäten auf, da sie die durch UV-Strahlung aufgenommene Energie gleich wieder abgeben. Diese Mechanismen funktionieren in DNA, die aus vielen Basen besteht, jedoch nicht oder nur eingeschränkt. Die Deaktivierung der UV-angeregten DNA-Moleküle muss stattdessen auf anderen, bisher unverstandenen, spezifischen Wegen erfolgen. Durch Messungen an DNA-Molekülen mit verschiedenen Basenabfolgen konnte die Forschergruppe um Professor Friedrich Temps vom Institut für Physikalische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel diese Annahme nun konkretisieren.

„Die DNA erreicht ihre hohe Photostabilität erst durch die komplexe Doppelhelix-Struktur. Dabei spielen die systemischen gegenseitigen Beeinflussungen der übereinander gestapelten Basen innerhalb eines DNA-Stranges und die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden komplementären Einzelsträngen, in den Basenpaaren der Doppelhelix, wichtige Rollen. Durch die verschiedenen Wechselwirkungen, die wir beobachtet haben, wird die DNA gewissermaßen zu ihrer eigenen Sonnenschutzcreme“, sagt Temps. Nina Schwalb testete zahlreiche unterschiedliche Basen-Kombinationen in künstlichen DNA-Molekülen. Mittels Femtosekundenlaserspektroskopie ermittelte sie die jeweils charakteristische Energieabgabe. Sie konnte messen, wie lange die Moleküle fluoreszierten. Für bestimmte Basen-Kombinationen beobachtete sie Lebenszeiten von nur einhundert Femtosekunden, für andere dagegen tausendmal längere Werte. „Wir haben die photophysikalischen Eigenschaften untersucht und für unterschiedliche Basen-Kombinationen ganz unterschiedliche Fluoreszenzwerte gefunden. Es scheint mir nicht ausgeschlossen, daraus ein neues diagnostisches Verfahren zu entwickeln, das die direkte Erkennung bestimmter Gensequenzen mit Laserlicht erlaubt, ohne dass man die DNA zum Beispiel wie heute üblich mit Farbstoffen markieren muss“, erläutert Schwalb.

„Bereits heute ist in der Nanoelektronik bekannt, dass sich künstlich hergestellte DNA als Nano-Draht verwenden lässt. Durch die unterschiedlichen Reaktionszeiten der Moleküle wird man möglicherweise irgendwann die betreffenden Moleküle mit Laserpulsen schalten können. Über die Wasserstoffbrücken ließen sich unter Umständen sogar Transistoren aus DNA realisieren“, erläutert Professor Temps.

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