Erbgutmolekül wirkt auch als Enzym

Göttinger Forscher zeigen DNA im Detail

Von Göttinger Forschern im atomaren Detail sichtbar gemacht: Die dreidimensionale Struktur eines DNA-Enzyms. Das Desoxyribozym (blau) hat zwei RNA-Stränge (orange) miteinander verknüpft. Grafik: MPI / nh

Göttingen. Das „Kerngeschäft“ der Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist zweifellos, genetische Information zu codieren und zu speichern. Doch sie kann auch wie ein Enzym chemische Reaktionen katalysieren.

Das haben Wissenschaftler des Göttinger Max-Planck-Instituts (MPI) für biophysikalische Chemie bewiesen.

Wie das MPI erläutert, hat eine Forschergruppe um Claudia Höbartner und Vlad Pena erstmals die räumliche Struktur eines DNA-Enzyms im atomaren Detail sichtbar gemacht. Die neuen Erkenntnisse lösen ein langjähriges Rätsel der Nukleinsäure-Chemie und sind ein wichtiger Schritt, um DNA-Enzyme besser zu verstehen und als Werkzeuge nutzbar zu machen.

DNA-Enzyme, auch Desoxyribozyme genannt, hatte man bisher in lebenden Zellen nicht gefunden. Wissenschaftler stellen diese künstlich her. Sie werden beispielsweise dafür eingesetzt, Ribonukleinsäure-Moleküle (RNA) an einer definierten Stelle zu schneiden oder zwei RNA miteinander zu verknüpfen. Außerdem hofft man, sie auch in der Medizin nutzen zu können, um etwa an Krankheiten beteiligte Gene gezielt auszuschalten.

„Um wirksame Desoxyribozyme für einen bestimmten Zweck zu optimieren, müssen wir zunächst mehr darüber lernen, wie sie im Detail funktionieren“, erläutert Claudia Höbartner, Leiterin der Gruppe Nukleinsäurechemie am Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und Professorin am Institut für Organische und Biomolekulare Chemie an der Universität Göttingen. Ihrer Gruppe gelang es, die räumliche Struktur eines Desoxyribozyms mit atomarer Genauigkeit zu analysieren und damit detaillierte Einblicke in dessen Funktionsweise zu gewinnen.

Die gewonnenen Erkenntnisse der Forscher sind auch hilfreich, um den genauen Ablauf der Reaktion zu verstehen und DNA-Enzyme als Werkzeuge zu verbessern: Dank der neuen Informationen konnten sie das DNA-Enzym so modifizieren, dass es seine „Vorliebe“ für bestimmte RNA änderte.

Die Originalveröffentlichung ist am 14. Januar in der Zeitschrift „nature“ erschienen.

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