Kunst am Gen
Die vier Buchstaben A, C, G und T stehen für Nukleotide, die im Zusammenspiel letztlich bestimmen, welche Proteine ein Organismus produziert. Heute lässt sich ihre Abfolge in künstlicher DNA genau bestimmen
- Antje Galuschka
In Bakterien schwimmt sie als ringförmige Struktur in der Zelle, beim Menschen liegt sie gut geschützt im Zellkern in den Chromosomen: die Desoxyribonukleinsäure (DNA). Dass sie den Bauplan für das Leben enthält, mit dieser inzwischen Allgemeinwissen gewordenen Erkenntnis überraschte der Mediziner Oswald Avery 1944 die Fachwelt. Bis dahin glaubte man, die Erbinformation werde durch unbekannte physikalische Phänomene in Proteinen gespeichert. 1953 beschrieben James Watson und Francis Crick die räumliche Struktur des DNA-Moleküls. Aber erst 1966 erkannten die Wissenschaftler Har Gobind Khorana, Marshall Nirenberg und Robert Holley, in welcher Sprache die biochemischen Baupläne geschrieben werden. Die Tragweite dieser Entdeckung war offensichtlich, und so wurden die drei 1968 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.
Das Forscher-Trio entdeckte, dass einzelne DNA-Wörter jeweils aus drei Bausteinen bestehen - zur Auswahl stehen die vier Nukleotide, die kurz als A, C, G und T bezeichnet werden. Je drei aufeinander folgende Nukleotide bilden ein so genanntes Codon, von denen jedes für eine bestimmte Aminosäure kodiert. Jeder Organismus - vom einfachsten Einzeller bis hin zum Menschen - kommt mit einem Satz von 20 dieser Aminosäuren aus, um die Vielzahl von Proteinen herzustellen, die das Leben antreiben. Welches Protein entsteht, wird von der Abfolge der Codons in einem bestimmten DNA-Abschnitt - einem Gen - festgelegt.
Nachdem man die Sprache des Lebens verstanden hatte, schien es möglich, dass der Mensch selbst schöpferisch tätig wird. Khorana war der Erste, der sich die Erkenntnisse im Labor zunutze machte: 1970 präsentierte er das erste im Reagenzglas hergestellte Gen. Heute sind Genmanipulationen Routine, und in kommerziellen Syntheselaboren werden Gene auf Bestellung gefertigt. Abnehmer gibt es reichlich: Die chemische Industrie, die Enzyme als Prozessbeschleuniger benötigt, oder Pharmaunternehmen. Auch Wissenschaftler greifen auf synthetische DNA oder ganze Gene aus der Retorte zurück. Einzelsträngige DNA-Ketten bis zu einer Länge von 20 bis 40 Nukleotiden, so genannte Oligonukleotide, kommen häufig im Labor zum Einsatz: Sie dienen als Startpunkt bei der Polymerase-Kettenreaktion, einer Methode zur Vervielfältigung von DNA. Und Gentherapeuten hoffen, mit künstlicher DNA Gendefekte reparieren zu können.
Ein DNA-MolekĂĽl wird in Syntheseautomaten Schritt fĂĽr Schritt produziert. Theoretisch einfach, weil DNA aus einheitlichen Bausteinen aufgebaut ist - den Nukleotiden. Diese bestehen ihrerseits aus drei Komponenten: einem Zucker, einer Phosphatgruppe und einer der vier namensgebenden Nukleobasen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) oder Thymin (T).
