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Erleuchtete Doppelhelix

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Erleuchtete Doppelhelix

Bleivergiftungen gehören zu den häufigsten Erkrankungen, die durch Umweltverschmutzung verursacht werden. Eine zuverlässige und schnelle Methode, das gefährliche Schwermetall in Böden und Gewässern nachzuweisen, haben jetzt US-Forscher der University of Chicago und des New Yorker Brookhaven National Laboratory entwickelt. Als Grundlage diente den Biochemikern um Chuan He das Bakterium Ralstonia metallidurans, das über einen speziellen Mechanismus verfügt, der es gegenüber Blei resistent macht. Dazu benutzt der Mikroorganismus das Protein PbrR, das an einer Stelle der Bakterien-DNA andockt, die als Ein-Aus-Schalter für die Bleiresistenz-Gene fungiert. Wenn Blei-Ionen in die Zelle gelangen, binden diese an PbrR. Das Protein verändert danach seine Form so, dass es die beiden Stränge der DNA auseinander zieht und damit die Gene aktiviert.

Die Wissenschaftler ersetzten nun innerhalb der „ Schalter-Region“ der DNA einen natürlichen Adenin-Baustein durch synthetisch hergestelltes Adenin, das fluoreszierte. In einer bleifreien Umgebung ist das Leuchten nicht zu sehen, da die Doppelhelix fest geschlossen ist. Wenn jedoch ein Blei-Ion an PbrR bindet und das Eiweiß die Stränge auseinanderzieht, ist der fluoreszierende Baustein zu erkennen. Dabei lässt sich anhand der Fluoreszenz-Intensität die Bleikonzentration einer Probe bestimmen.

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