Verschiedene Teilstränge lassen sich durch ihr Bindungsverhalten unterscheiden
Die Physiker verwendeten allerdings einen kürzeren Teilstrang, als dies bei ähnlichen Verfahren üblich ist. Kürzere DNA-Fragmente haften wie ein kurzer Klebestreifen an einer Wand schlechter aneinander, so dass sich die Stränge relativ schnell wieder trennen. So können immer wieder neue Teilstränge an dem molekularen Köder binden, und zwar auch solche, die nicht vollkommen zu ihm passen. So lässt sich erforschen, wie lange die Teilstränge miteinander wechselwirken und wie oft der Köder einen Teilstrang einfängt. „Dieser Ansatz ermöglicht es, einen einzelnen DNA-Rezeptor zu benutzen und dessen sukzessive Interaktionen mit verschiedenen Teilsträngen in der Probenlösung zu verfolgen“, sagt Frank Vollmer. „Anhand der Dauer und Häufigkeit der gemessenen Interaktionen lassen sich dann verschiedene unmarkierte DNA-Moleküle spezifisch nachweisen.“
Die Forscher testeten ihren optischen Biosensor mit einer Probe, die sowohl einen exakt passenden DNA-Teilstrang als auch ein Fragment enthielt, das nicht ganz so gut passte. Anhand der unterschiedlichen Reaktionskinetik der beiden Teilstränge konnten die Forscher diese unterscheiden.
Auch in der Natur sind die Bindungen zwischen Nanomaschinen und Molekülen vorübergehend. Diese natürliche Kinetik lasse sich durch die neue Methode der Erlanger Forscher nun besser erforschen, sagt Frank Vollmer „Da gibt es sehr viel Forschungsbedarf“, freut sich der Physiker auf die künftigen Aufgaben.
Die Erlanger planen nun entsprechende Forschungsprojekte. „Es lässt sich beispielsweise beobachten, wie ein Enzym wie etwa die DNA-Polymerase Stoffe umwandelt“, erklärt Vollmer. Zudem wollen die Wissenschaftler ihren photonischen Biodetektor in optische Mikrochips integrieren, um sie in der klinischen Diagnostik zur Anwendung zu bringen. CJM/PH
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