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Novel approaches to the study of enzymatic diffusion on single DNA molecules

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Darstellung von Enzym-DNA-Interaktionen

Eine europäische Initiative setze Fluoreszenzmarker in bildgebenden Verfahren ein und stellte dar, auf welche Weise Enzyme innerhalb einer Zelle eine spezifische DNA-Sequenz binden.

Gesundheit

Von Bakterien hergestellte Restriktionsenzyme haben die einzigartige Fähigkeit, unter vielen verschiedenen Basenpaaren spezifische DNA-Sequenzen aufzufinden und zu binden. Das EU-finanzierte Projekt SMDNA (Novel approaches to the study of enzymatic diffusion on single DNA molecules) untersuchte den Mechanismus, der hinter dieser bemerkenswerten Fähigkeit der Enzyme steckt. Einer der Schwerpunkte von SMDNA war die sequenzspezifische Fluoreszenzmarkierung von DNA mittels eines DNA-Methyltransferaseenzyms. Die Forscher arbeiteten dabei mit dem Genom des Bakteriophagen Lambda. Die strukturell gut charakterisierten Enzyme BamHI und BstYI wurden markiert und deren Bindung direkt dargestellt. Mittels Einzelmolekül-Fluoreszenzbildgebung konnte beobachtet werden, wie diese Enzyme an ein spezifisches DNA-Molekül binden. In Zusammenarbeit mit einem führenden Hersteller von DNA-Enzymen untersuchten die Forscher von SMDNA weiterhin, ob die Heterodimer-Formation das Diffusionsverhalten von Restriktionsenzymen beeinflusst. Nach der Darstellung auf Einzelmolekülebene zeigte eine vorläufige Analyse, dass sich Enzyme, die als Heterodimere fungieren, ähnlich wie andere Enzyme verhalten, die vorher untersucht worden waren. SMDNA lieferte wichtiges Grundlagenwissen zu den Effekten der DNA-Topologie auf die Diffusion von Restriktionsenzymen und wird weitere Kenntnisse zur Interaktion zwischen Enzymen und DNA beitragen. Für die vom Projekt entwickelte DNA-Fluoreszenzmarkierung bieten sich in der Molekularbiologie vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

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