Freitag, 31. Oktober 2014

Elektrische Aktivitäten steuern das Leben - DNA ist elektrisch leitend (Forschung)

Lange Zeit war unklar, ob DNA-Moleküle, also die Träger des Erbguts, elektrisch leitend sind. 
Inzwischen ist klar, DNA ist elektrisch leitend (das wurde schon Anfang 1999 nachgewiesen). Die DNA kommt somit auch theoretisch als spezieller Nanodraht in der Elektronik der Zukunft in Frage.
Der genaue Mechanismus des Stromtransports entlang des DNA-Moleküls ist noch nicht vollständig enträtselt. Denn so einfach wie in einem Kupferdraht ist hier die Sache nicht.

Die DNA zeigt den Forschern nun ihre speziellen elektrischen Eigenschaften: Bis zu einer bestimmten Spannung, in der Größenordnung von wenigen Volt, bleibt das DNA-Molekül ein Isolator. Es fließt also kein Strom. Erst bei höheren Spannungen steigt der Strom dann stärker als linear an – unabhängig von der Polarität der Spannung.

Unsere DNA ist elektrisch leitfähig!
"Diese Forschung zeigt uns den Weg hin zu einer molekularen Elektronik, die zu einer neuen Generation von Computerchips führen könnten, die sehr viel leistungsfähiger und zugleich doch einfacher und preiswerter herzustellen sind." So der Pionier der DNA-Elektronik-Forschung Professor Danny Porath von der Hebräischen Universität in Jerusalem.

Quelle: Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology" (Long-range charge transport in single G-quadruplex DNA molecules)
Link: http://www.nature.com/nnano/index.html
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Hier unser Bericht von 1999
Elektrische Aktivitäten an der DNA nachgewiesen auch für Epigenetik interessant.
Bereits vor einem Jahr konnten die Forscher zeigen, dass Elektronen in der DNA zwischen den molekularen Bausteinen des Erbgutes hin- und herspringen können. Jetzt konnten sie zeigen: Die Elektronen können sich so über vergleichsweise lange Entfernungen bewegen. Sie bilden elektronische Strecken, über die sie den Code von bis zu 20 Aminosäuren überbrücken können. Sie fanden außerdem molekulare Isolatoren, die den Elektronenfluss stoppen können.

Nun zeigte sich: Auf der DNA, dem Erbmolekül, können sich Elektronen bisweilen über weite Strecken hinweg frei bewegen. Möglicherweise -so die Forscher-, nutzt die Natur diese Eigenschaft der DNA aus, um Gene zügig an- oder abzuschalten.

Gene sind Abschnitte auf der DNA, die die Baupläne der Proteine enthalten. Dies ist das Fazit einer Untersuchung, die Jacquelin Barton vom California Institute of Technology in Pasadena im Fachzeitschrift "Chemistry & Biology" vorstellt.

Die Wissenschaftlerin hat künstliche DNA mit einer Verbindung stimuliert, die Elektronen an sich zieht. Bei ihren Versuchen entdeckte Barton, dass vor allem der DNA-Bestandteil Guanin bereitwillig Elektronen abgibt. Sie beobachtete weiterhin, dass die Elektronen über 60 Basen hinweg wanderten, um zu der elektronenhungrigen Verbindung zu gelangen. Basen des Erbmoleküls sind die Buchstaben ihres Proteinbauplans. Die Elektronen werden allerdings von einer Kombination der DNA-Bestandteile Adenin (A) und Thymin (T) wieder gestoppt. Daher spekuliert Barton, dass die DNA sich mit A-T-Kombinationen z.B. vor dem Zugriff von freien Radikale schützt.

Den "DNA-Schalter" betätigen!
Auch Abschnitte der DNA, die für das geordnete Aus- und Abschalten von Genen sorgen, bestehen aus Basen. Diese Promotoren haben typischerweise eine Länge, die ebenfalls etwa 60 Basen entspricht. Wandernde Elektronen wären daher gut geeignet, um DNA-Schalter gezielt an- oder auszuschalten, spekuliert Barton. (Das ist auch für die Epigenetik interessant!)

Anm.: IPN/Eggetsberger International Forschung, das könnte erklären wie die "Schnittstelle" zwischen Placeboeffekt, Autosuggestion  und Epigenetik funktioniert. Über Quanten werden Elektronen angesteuert und mit Information versehen, die dann ihrerseits über die DNA wandern und dort gezielt die DNA-Schalter entweder an oder aus schalten.

Quelle: A. Wawrzinec/Chemistry & Biology, New Scientist, 17.2.1999
Unser link von 1999: http://www.ipn.at/ipn.asp?AHT
Bildquelle: Fotolia