Nano-Baustelle für Molekülkomplexe

30.05.2012 - Deutschland

Das Ganze kann mehr sein als die Summe seiner Nanoteile: Mit einem Rasterkraftmikroskop als „Kran“ ist es LMU-Forschern gelungen, zwei Biomoleküle nanometergenau zu einem wirksamen Komplex zusammenzubauen – mit eingebauter Erfolgskontrolle.

Mit einem Rasterkraftmikroskop, an dessen nanometerfeiner Spitze Moleküle binden, können einzelne Biomoleküle aufgenommen und auf wenige Nanometer genau an einer bestimmten Stelle abgesetzt werden. Mithilfe dieses sogenannten „Single Molecule Cut & Paste“ gelang es dem LMU-Physiker Professor HermannGaub, der diese Methode entwickelt hat, und seinen Mitarbeitern nun erstmals, aus ursprünglich funktionslosen Nano-Bausteinen ein funktionales System zusammenzusetzen.

Die Biophysiker arrangierten dafür zwei Abschnitte der Nukleinsäure RNA. Mit der feinen Spitze des Rasterkraftmikroskopes nahmen sie das erste Molekül auf und transportierten es zum zweiten RNA-Abschnitt. Bei Kontakt zwischen den beiden RNA-Strängen bildet sich ein sogenanntes Aptamer. Diese Struktur kann eine Zielsubstanz erkennen und binden, hier Malachitgrün. Ist die Struktur fertig, leuchtet diese Verbindung etwa tausendmal intensiver als zuvor - und signalisiert so, dass alle Nano-Bauteile ihren Platz gefunden haben.

„Wichtig ist, dass wir die genaue mechanische Kontrolle über den Zusammenbau haben", sagt Erstautor Mathias Strackharn. „Sehen wir dann das Malachitgrün-Molekül im Fluoreszenzmikroskop leuchten, wissen wir, dass die Konstruktion des Aptamers erfolgreich war.“ Die Forscher sind so in der Lage, Systeme zusammenzubauen, deren Funktion von der Anordnung der Komponenten abhängt. Mit Hilfe ihrer Werkzeuge können sie nun herausfinden, wie in diesen Fällen das Zusammenspiel zwischen den Molekülen funktioniert.