Wenn Knoten tunneln

  • 07. July 2014

Computersimulationen von Physikern zeigen, wie zwei Knoten auf einem DNA-Strang Plätze tauschen können.

Zwei Knoten auf einem DNA-Strang können 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, zeigen jetzt Computersimulationen. Dazu muss lediglich eine kleine Barriere in der freien Energie überwunden werden, das heißt die Wahrscheinlichkeit eines solchen Übergangs ist relativ groß.

Wie diese schematische Darstellung des „Tunnelvorgangs“ zeigt, vergrößert sich ein Knoten stark (rot markiert), während der andere Knoten (grün) entlang des Profils (weiß) diffundiert

Abb.: Wie diese schematische Darstellung des „Tunnelvorgangs“ zeigt, vergrößert sich ein Knoten stark (rot markiert), während der andere Knoten (grün) entlang des Profils (weiß) diffundiert. (Bild: P. Virnau, JGU)

„Wir vermuten daher, dass ein solcher Platzwechsel von Knoten tatsächlich auch in lebenden Organismen auftreten könnte“, erklärt Peter Virnau vom Institut für Physik Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Exzellenz-Graduiertenschule Materials Science in Mainz (MAINZ), der die Computersimulation zusammen mit Benjamin Trefz und Jonathan Siebert durchgeführt hat.

Der Mechanismus dürfte auch eine Rolle bei Zukunftstechnologien wie dem Nanopore-Sequencing spielen, 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.

JGU / OD

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