Bedeutsamer Mechanismus für Zukunftstechnologien wie Nanopore-Sequencing. Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Exzellenz-Graduiertenschule Materials Science in Mainz (MAINZ) haben mithilfe von Computersimulationen gezeigt, wie zwei Knoten auf einem DNA-Strang durcheinander durchdiffundieren können und auf diese Weise ihre Position auf der DNA vertauschen. Einer der beiden Knoten vergrößert sich dabei stark, während der andere entlang dem Strang des vergrößerten Knotens diffundiert. Dazu muss lediglich eine kleine Barriere in der sogenannten freien Energie überwunden werden. Entsprechend ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Übergangs relativ groß.

"Wir vermuten daher, dass ein solcher Platzwechsel von Knoten tatsächlich auch in lebenden Organismen auftreten könnte", erklärt Dr. Peter Virnau vom Institut für Physik, der die Computersimulation zusammen mit Benjamin Trefz und Jonathan Siebert durchgeführt hat. Die Wissenschaftler erwarten, dass der Mechanismus auch eine Rolle bei Zukunftstechnologien wie dem Nanopore-Sequencing spielen dürfte, bei dem lange DNA-Stränge zur Sequenzierung durch Poren gezogen werden. Bei langen DNA-Strängen von über 100.000 Basenpaaren steigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein oder auch mehrere Knoten auftreten, was die Sequenzierung beeinflusst.


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Quelle: Johannes Gutenberg-Universität Mainz (07/2014)


Originalpublikation:
Benjamin Trefz, Jonathan Siebert, Peter Virnau
How molecular knots can pass through each other
Proceedings of the National Academy of Sciences, 19. Mai 2014
DOI: 10.1073/pnas.1319376111 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1319376111