DNA-Maschine

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Eine DNA-Maschine ist in der Biochemie und Biophysik eine DNA-Sequenz, die zur Erfüllung einer mechanischen Funktion entworfen wurde.[1] Der Entwurf einer DNA-Maschine ist eine Variante des rationalen Designs.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Die erste DNA-Maschine wurde im Jahr 2000 gebaut und besaß die Funktion einer molekularen Pinzette.[2][3] Bei der Erzeugung einer DNA-Maschine wird – analog zum DNA-Origami – die Hybridisierung abschnittsweise überlappender komplementärer DNA-Stränge verwendet, um dreidimensionale Strukturen zu formen.

Bisher wurden DNA-Maschinen zu verschiedenen Zwecken eingesetzt, z. B. zum Nachweis von DNA mit einer Nachweisgrenze von 0,2 nmol/l (Nanomol pro Liter),[4][5] als kontraktile DNA-Sequenz,[6] zum Nachweis viraler DNA auf Gold-Nanopartikeln[7] oder als DNA-basierten Katalysator auf magnetischen Partikeln (englisch DNAzyme).[8] Durch verschiedene Modifikationen kann die Nachweisgrenze beim Nachweis von DNA auf etwa 8 fmol/l (Femtomol pro Liter) gesenkt werden.[8][9] DNA-Maschinen können die Funktion eines Motors einnehmen, der eine bestimmte DNA-Sequenz abfährt.[10]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. B. Yurke, A. J. Turberfield, A. P. Mills, F. C. Simmel, J. L. Neumann: A DNA-fuelled molecular machine made of DNA. In: Nature. Band 406, Nummer 6796, August 2000, ISSN 0028-0836, S. 605–608, doi:10.1038/35020524, PMID 10949296.
  2. H. Yan, X. Zhang, Z. Shen, N. C. Seeman: A robust DNA mechanical device controlled by hybridization topology. In: Nature. Band 415, Nummer 6867, Januar 2002, ISSN 0028-0836, S. 62–65, doi:10.1038/415062a, PMID 11780115.
  3. C. Zhou, Z. Yang, D. Liu: Reversible regulation of protein binding affinity by a DNA machine. In: Journal of the American Chemical Society. Band 134, Nummer 3, Januar 2012, ISSN 1520-5126, S. 1416–1418, doi:10.1021/ja209590u, PMID 22229476.
  4. H. Li, J. Ren, Y. Liu, E. Wang: Application of DNA machine in amplified DNA detection. In: Chemical communications (Cambridge, England). Band 50, Nummer 6, Januar 2014, ISSN 1364-548X, S. 704–706, doi:10.1039/c3cc47147k, PMID 24287919.
  5. Y. Weizmann, M. K. Beissenhirtz, Z. Cheglakov, R. Nowarski, M. Kotler, I. Willner: A virus spotlighted by an autonomous DNA machine. In: Angewandte Chemie (International ed. in English). Band 45, Nummer 44, November 2006, ISSN 1433-7851, S. 7384–7388, doi:10.1002/anie.200602754, PMID 17036292.
  6. D. Lubrich, J. Lin, J. Yan: A contractile DNA machine. In: Angewandte Chemie (International ed. in English). Band 47, Nummer 37, 2008, ISSN 1521-3773, S. 7026–7028, doi:10.1002/anie.200800476, PMID 18677787.
  7. M. K. Beissenhirtz, R. Elnathan, Y. Weizmann, I. Willner: The aggregation of Au nanoparticles by an autonomous DNA machine detects viruses. In: Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany). Band 3, Nummer 3, März 2007, ISSN 1613-6829, S. 375–379, doi:10.1002/smll.200600450, PMID 17262868.
  8. a b S. Bi, Y. Cui, Y. Dong, N. Zhang: Target-induced self-assembly of DNA nanomachine on magnetic particle for multi-amplified biosensing of nucleic acid, protein, and cancer cell. In: Biosensors & Bioelectronics. Band 53, März 2014, ISSN 1873-4235, S. 207–213, doi:10.1016/j.bios.2013.09.066, PMID 24140870.
  9. L. Liu, J. Lei, F. Gao, H. Ju: A DNA machine for sensitive and homogeneous DNA detection via lambda exonuclease assisted amplification. In: Talanta. Band 115, Oktober 2013, ISSN 1873-3573, S. 819–822, doi:10.1016/j.talanta.2013.06.062, PMID 24054668.
  10. I. K. Astakhova, K. Pasternak, M. A. Campbell, P. Gupta, J. Wengel: A locked nucleic acid-based nanocrawler: designed and reversible movement detected by multicolor fluorescence. In: Journal of the American Chemical Society. Band 135, Nummer 7, Februar 2013, ISSN 1520-5126, S. 2423–2426, doi:10.1021/ja311250w, PMID 23379691.