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TU Dresden » Faculty of Mechanical Science and Engineering » Institute for Materials Science » Chair of Materials Science and Nanotechnology



Friday, 21 January 2005
(at 15:30 in room H34)
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Nanostrukturen und molekulare Schalter aus DNA

Friedrich Simmel

CeNS und Sektion Physik
Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen
  Germany  






Die einzigartigen Eigenschaften des Erbmoleküls DNA künnen abseits ihrer eigentlichen biologischen Funktion auf vielfültige Weise auch in den Nanowissenschaften eingesetzt werden. DNA-Moleküle künnen beispielsweise als Templat für die Materialsynthese dienen und ihre molekularen Erkennungseigenschaften künnen zum Aufbau supramolekularer Strukturen verwendet werden. Sogar maschinenühnliche molekulare Schalter künnen mit Hilfe von DNA erzeugt werden. Diese Müglichkeiten sollen anhand von drei Beispielen nüher erlüutert werden.

  1. Drühte aus metallischem und halbleitendem Material künnen gezielt entlang von DNA-Strüngen synthetisiert werden. Bei der Synthese macht man sich die elektrostatische Wechselwirkung zwischen ionischen Reaktanten und der negativ geladenen Doppelhelix oder auch spezifische molekulare Wechselwirkungen mit den DNA-Basen zunutze. Auf diese Weise künnen etwa Golddrühte, Ketten von Kupfersulfid-Nanopartikeln oder auch Polyanilindrühte entlang von DNA synthetisiert werden.
  2. Die eigentliche Stürke von DNA als ``Baumaterial'' liegt aber in den hochspezifischen Erkennungseigenschaften von DNA-Molekülen mit komplementüren Basensequenzen. Diese künnen dazu verwendet werden, aus kurzen, wenige Nanometer langen DNA-Strüngen komplexere Strukturen auf einer Skala von einigen hundert Nanometern und grüüer selbstorganisiert herzustellen. Als Beispiel wird die biochemische Methode der ``rolling circle amplification'' vorgestellt, mit deren Hilfe eindimensionale Ketten von Nanopartikeln hergestellt werden künnen.
  3. Unter Ausnutzung der unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften ein- und doppel-strüngiger DNA künnen die Basenpaarungswechselwirkungen auch dazu verwendet werden, einfache molekulare Schalter herzustellen. Durch Zugabe geeigneter DNA-Signalstrünge künnen gezielt Konformationsünderungen in solchen molekularen Schaltern erwirkt werden, die mit Bewegungen auf der Nanometerskala einhergehen. Neben prototypischen Schaltern werden auch Strukturen vorgestellt, in die sogenannte DNA-Aptamere eingebunden wurden. Mit aptamerbasierten DNA-Schaltern künnen Proteine adressierbar gebunden und wieder freigelassen werden. Schlieülich wird demonstriert, wie genetische Regulationsmechanismen zur autonomen Steuerung solcher DNA-Konstrukte genutzt werden künnen.

Within the Vorstellungsvortrüge W2-Professur Experimentalphysik (Nachfolge Prof. Prettl)

last modified: 2018.10.24 Mi
author: webadmin