14.05.2016

DNAzyme 2.0

DNAzyme 2.0 – Katalyse chemischer Reaktionen im DNA-Doppelstrang

Projektvideo

 

Projektbeschreibung

DNA – Wir kennen sie für gewöhnlich als großes Molekül, dass unsere Erbinformation speichert. Als Molekül, welches in einer Doppelhelix in jeder einzelnen Zelle unseres Körpers vorliegt und als Bauplan für Proteine sämtliche Vorgänge in unserem Körper steuert. Als Molekül, dessen Stabilität und gleichsam auch Variabilität Werkzeug war und ist, für die Evolution, die das Leben, wie wir es heute kennen, erst möglich machte. Als Molekül, das hilft, Verbrechen aufzuklären.
– All das ist DNA heute für uns heute. Doch gibt es darüber hinaus weitere Funktionen, die DNA erfüllen kann?

DNA trägt nicht nur unser Erbgut, sondern kann in Form künstlich erzeugter Fragmente auch chemische Reaktionen katalysieren. Derzeit wird gar ein Medikament gegen Asthma getestet, welches auf der Wirkungsweise von katalytisch aktiver DNA beruht. Diese sogenannten DNAzyme bestehen bislang aus einem einzigen Molekülstrang und sind somit recht instabil. Zudem ist ihre Herstellung teuer.

Max Schwendemann entwickelte daher die Idee, ein DNAzym auf eine ganz bestimmte Weise in das Erbgut von Bakterien einzubauen, um es stabiler zu machen und biotechnisch preisgünstig vermehren zu können. Eigentlich würde dies zum Aktivitätsverlust des DNAzyms führen. Um dies zu verhindern, wurde der DNAzym-Strang durch eine bestimmte Abfolge der molekularen Bausteine verlängert, in einen DNA-Ring eingefügt und in eine kreuzförmige Struktur gebracht. Der katalytisch aktive Teil des DNAzyms wird dabei als Einzelstrang nach außen gestülpt und kann dadurch trotz Vorliegen im doppelsträngigen Plasmid frei agieren. Den neuartigen Katalysator wurde im Labor in E. coli-Bakterien vermehrt und anhand einer Farbreaktion auf dessen Funktionalität geprüft. Am Beispiel der Synthese des technisch wichtigen Kunststoffs Polyanilin  soll das DNAzym sein Können unter Beweis stellen.

Neben dieser chemischen Synthese bietet die Methode allerdings auch Raum für noch weitreichendere Anwendungen, wie etwa die Erzeugung von in-vivo katalytisch aktiven Plasmiden. Aufgrund des Potentials der neuen Generation von DNAzymen wurde die Methode zur Patentanmeldung eingereicht.

Impressionen von der Projekt-, sowie Laborarbeit und von Wettbewerben finden Sie in der Bildergalerie, sowie im folgenden Video.

Bildergalerie:

 

Pressetexte:
http://www.bo.de/lokales/kinzigtal/steinacher-im-bundesfinale-von-jugend-forscht

Ihr Ansprechpartner:
Max Schwendemann
Kontakt: max.schwendemann@fro-ev.de

Projektbetreuung:
Daniel Heid und Michael Jendrusch
Kontakt: daniel.heid@fro-ev.de

 

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