Biotechnologie Künstliche Enzyme aus DNA
In der Natur bestehen Enzyme meist aus Eiweiß. In einer nicht allzu fernen Zukunft könnte das anders sein.
Enzyme arbeiten sehr spezifisch und benötigen wenig Energie – daher sind die Biokatalysatoren auch für die chemische Industrie interessant. In einem Übersichtsartikel in der Zeitschrift Nature Reviews Chemistry fassen Prof. Dr. Thomas Happe und Privatdozentin Dr. Anja Hemschemeier von der RUB-Arbeitsgruppe Photobiotechnologie zusammen, was bereits über die Wirkweise von Enzymen aus der Natur bekannt ist. Sie schildern auch eine Vision für die Zukunft: künstliche Biokatalysatoren aus DNA. Der Artikel ist am 17. August 2018 erschienen.
„Sowohl für den Klimaschutz als auch aus ökonomischen Gründen wäre es von unschätzbarem Wert, eine biobasierte, von Enzymen getragene Industrie zu etablieren“, sagt Thomas Happe.
Mehr Stabilität durch DNA
Happe und Hemschemeier arbeiten in ihrer Forschung daran, die Funktionsweise von komplexen Enzymen aus der Natur besser zu verstehen und diese künstlich nachzubilden.
In der Fachliteratur findet man schon viele Beispiele für die Herstellung künstlicher Eiweiße“, erklärt Anja Hemschemeier. „Aber Eiweiße sind meistens nicht so stabil, wie die Industrie sie gern hätte.“ Daher verfolgen die Bochumer Biotechnologinnen und -technologen einen neuen Ansatz: Sie wollen Eiweiße gegen die wesentlich stabilere DNA austauschen.
Komplexe Biokatalysatoren nachahmen
Seit den 1980er-Jahren ist bekannt, dass Nukleinsäuren chemische Reaktionen katalysieren können, und diese Eigenschaft wird seither intensiv untersucht. „Wir haben Beispiele für Nukleinsäuren gefunden, die Eigenschaften wie Eiweiße besitzen“, sagt Hemschemeier. „Sie bilden zum Beispiel spezifische 3D-Strukturen aus, die eine bestimmte chemische Reaktion ermöglichen.“
Happe und Hemschemeier folgern daher in ihrem Artikel: Es ist durchaus möglich, dass unsere Industrie in nicht allzu langer Zeit DNA-basierte Katalysatoren einsetzen kann, die komplexe Biokatalysatoren nachahmen.
