Lichtschutzfaktor im Erbgut entdeckt „Strickleiter“ schützt DNA vor UV-Strahlen - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Lichtschutzfaktor im Erbgut entdeckt

„Strickleiter“ schützt DNA vor UV-Strahlen

Die menschliche Erbsubstanz DNA ist äußerst robust, selbst wenn sie – etwa beim Sonnenbad – dem Beschuss mit schädlichen ultravioletten Strahlen ausgesetzt ist. Diese Stabilität schützt den Organismus. Denn jede Veränderung könnte Krankheiten wie Krebs oder gefährliche Mutationen im Erbgut hervorrufen. Forscher des Max-Born-Instituts in Berlin haben jetzt zusammen mit Kollegen aus Polen einen der Schutzmechanismen unserer Erbsubstanz aufgeklärt. Sie berichten darüber in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science.

Strickleiter im Modell beobachtet

{1r}

Der UV-Anteil des Sonnenlichts ist nichts anderes als energiereiche Strahlung. Trifft sie auf Moleküle, so kann sie die Bindungen zwischen den Atomen zerstören. Um das zu verhindern, muss die Energie, die die Moleküle bei der Lichteinstrahlung aufnehmen, möglichst rasch an die Umgebung abgegeben werden. Offenbar sind die DNA-Bausteine dafür besonders gut ausgerüstet. Der Doppelstrang der Erbsubstanz hat die Form einer in sich gewundenen Strickleiter. Die Sprossen entsprechen jeweils einem miteinander verbundenen Paar von Basen.

Die Eigenschaften einer solchen Sprosse haben MBI-Wissenschaftler um Thomas Schultz zusammen mit Kollegen aus München und Warschau in einem Modellsystem beobachtet. Zwei zusammengefügte Moleküle Aminopyridin verhalten sich unter Lichtbeschuss, wie man es von den DNA-Basenpaaren Adenin-Thymin oder Guanin-Cytosin erwarten kann.

“Schnappschuss“ der Bewegung

Mithilfe von ultrakurzen Laserpulsen deponierten die Forscher Energie in dem Molekül und beobachteten die darauffolgende Molekülbewegung. Die zeitliche Auflösung des so genannten Pump-Probe-Experimentes lag bei rund 120 Femtosekunden (das sind 0,00000000000012 Sekunden). Thomas Schultz erläutert den Versuchsablauf: „Der erste Puls (Pump) stößt eine Bewegung der Molekülkerne und Elektronen an, der zweite Puls (Probe) zerbricht das Molekül und gibt uns einen ,Schnappschuss‘ der Bewegung.“

Anzeige

Mit diesen „Schnappschüssen“ stellten die Wissenschaftler fest, dass ihr Modellbasenpaar die aufgenommene Energie innerhalb von 65 Pikosekunden an die Umgebung abgeben kann. Eine Pikosekunde sind 1.000 Femtosekunden oder eine Millionstel Millionstelsekunde. Eine wichtige Rolle beim Energieaustausch spielt die Struktur des Moleküls. Waren die Basen wie in den Sprossen der DNA-Strickleiter angeordnet, wurde die Energie extrem rasch verteilt. In anderen Strukturen dagegen dauerte es mehr als zwanzigmal so lang, bis die Strahlungsenergie an die Umgebung abgegeben war.

„Die Bewegung eines einzelnen Wasseratoms wandelt die aufgenommene Energie um“, berichtet Schultz. Es habe sich also gezeigt, dass Molekülbewegung ebenso wie die Molekülstruktur eine wichtige Funktion in der Biologie hat. „Mit ultraschnellen Laserpulsen machen wir beides sichtbar.“

(idw – Forschungsverbund Berlin, 03.12.2004 – DLO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

keine Diaschauen verknüpft

Dossiers zum Thema

DNA - Von Genen, Mördern und Nobelpreisträgern

News des Tages

Trauben in der MIkrowelle

Rätsel der funkensprühenden Weintrauben gelöst

Klimawandel: Mehr sommerliche Gewitterstürme

Hunderttausende neuer Galaxien entdeckt

Tuberkulose in den Selbstmord treiben

Waren Neandertaler doch "Fleischfresser"?

Bücher zum Thema

Mensch, Körper, Krankheit - von Renate Huch und Christian Bauer

Die neue Welt der Gene - Visionen - Rätsel - Grenzen von Joachim Bublath

Ingenieure des Lebens - DNA-Moleküle und Gentechniker von Huub Schellekens und Marian C Horzinek (Übersetzer)

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige