Mittwoch, 3. November 2021

Elektrische Aktivitäten steuern das Leben.


DNA ist elektrisch leitend 
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). Was das auch in Bezug auf Elektrosmog auf den Menschen bedeutet, ist vorstellbar. 

Bereits vor Jahren konnten Forscher zeigen, dass Elektronen in der DNA zwischen den molekularen Bausteinen des Erbgutes hin- und herspringen können. 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. 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.

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!)


Die DNA zeigt Forschern 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.

"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: https://www.nature.com/nnano/
Quelle: A. Wawrzinec/Chemistry & Biology, New Scientist, 17.2.1999
Bildquelle: Pixabay