DNA-Entschlüsselung mit Gold und Diamanten

  • Nanoporen mit goldenen Elektroden und diamantenen Spitzen können möglicherweise den genetischen Code entschlüsseln. © Universität Stuttgart/SFB 716Nanoporen mit goldenen Elektroden und diamantenen Spitzen können möglicherweise den genetischen Code entschlüsseln. © Universität Stuttgart/SFB 716

Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben eine neue Methode entwickelt, mit der die bislang aufwändige und teure Entschlüsselung des menschlichen Erbguts schneller, einfacher und kosteneffizienter als bisher erfolgen könnte.

Bei dem vorgestellten Verfahren kommt Material mit Nanoporen zum Einsatz, in denen goldene Elektroden implementiert sind. Diese sind in der Lage, die elektrischen Impulse, die aus dem genetischen Code der DNA entstehen, zu messen. Fädelt man DNA-Moleküle durch die Öffnungen hindurch, kann der genetische Code analysiert werden. Man kann sich die Nanoporen also als eine Art Scanner vorstellen, der die genetische Information liest.

Ganesh Sivaraman und Junior-Professorin Dr. Maria Fyta – beide vom Institut für Computerphysik der Universität Stuttgart – haben mit ihren Kollegen Prof. Ralph Scheicher (Schweden) und Prof. Rodrigo Amorim (Brasilien) in Simulationsberechnungen am Computer herausgefunden, dass spezielle chemische Modifikationen der Goldelektroden in einer Nanopore den DNA-Entschlüsselungsvorgang erheblich optimieren.

Insbesondere die Verwendung von winzigen diamantartigen Teilchen an den Elektroden verstärkt die elektrischen Signale aus der DNA und reduziert mögliche Entschlüsselungsfehler. “Der genetische Code ist abgespeichert in vier Bestandteilen der DNA, den Nukleobasen”, erläuterte Fyta. “Unsere Studien haben gezeigt, dass die Verwendung von diamantartigen Teilchen bei der Beschichtung der Goldelektroden für jede Nukleobase eine unterschiedliche Art elektrischen Stroms verursacht. Damit kann der genetische Code abgelesen und analysiert werden.”

Originalveröffentlichung:
G. Sivaraman, R. G. Amorim, R. H. Scheicher, M. Fyta, Diamondoid-functionalized gold nanogaps as sensors for natural, mutated, and epigenetically modified DNA nucleotides, Nanoscale 8, 10105–10112 (2016) – DOI: 10.1039/c6nr00500d

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