Unser Wissen um die programmierte Selbstorganisation und -vermehrung von chemischen Systemen macht sie nicht nur zu reizvollen Bausteinen, sondern auch zu wertvollen Reparaturwerkzeugen, mit denen sich vielleicht genetische Defekte ausgleichen lassen. Die Wissenschaftler nutzen dazu Ribozyme, RNA-Moleküle, die genau wie Proteine (Enzyme) durch ihre spezifische dreidimensionale Struktur als Biokatalysatoren wirken. In der Anordnung ihrer Bausteine ist gespeichert, mit welchen Substanzen sie reagieren und wie sie sich falten. Diese Substratauswahl und Faltungsweise lässt sich gezielt "umprogrammieren".
Zu den in der Natur am häufigsten durch Ribozyme katalysierten Reaktionen gehören die Spaltung und Knüpfung von Phosphorsäure-Diesterbindungen, wie sie im RNA-Rückgrat vorkommen. Diese Aktivität nutzen die Forscher, um zum Beispiel unerwünschte Genexpression zu verhindern: Die Boten-RNA (mRNA) wird durch das Ribozym gespalten und fehlerhafte Informationen eines Gens werden dann einfach nicht abgelesen.
Reparaturservice für DNA-Fehler
Außerdem kann man Ribozyme auch benutzen, um genetische Fehler in RNA-Sequenzen zu reparieren.. Ausgehend vom natürlich vorkommenden so genannten Hairpin-Ribozym entwickelten die RUB-Forscher durch strukturelle Reprogrammierung ein "Twinribozym", das in strikt kontrollierter Art und Weise zwei Strangspaltungen und zwei Verknüpfungen katalysiert.
Um die Reparatur einer kleinen "Lücke" auf RNA-Ebene zu simulieren, kontruierten sie das Twinribozym so, dass es die Einfügung von vier Bausteinen (Nukleotiden) an einer genau festgelegten Position der Substrat- RNA unterstützt. Von zentraler Bedeutung war dabei die Frage, ob sich die Aktivität des Hairpinribozyms zur Spaltung und Knüpfung gezielt programmieren lässt: Werden die Bausteine an der richtigen Stelle eingebaut?
Stand: 02.06.2006
