Wie zwei DNA-Knoten durcheinander "durchtunneln"

Physiker der Johannes Gutenberg-Universität und der Graduiertenschule MAINZ (B. Trefz, J. Siebert und P. Virnau) haben mit Hilfe von Computersimulationen einen Mechanismus entdeckt und beschrieben, der erklärt wie zwei Knoten auf einem DNA-Strang 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 des Profils des vergrößerten Knoten diffundiert (siehe schematisches Bild). Da hierzu lediglich eine kleine Barriere in der Freien Energie überwunden werden muss, könnte der Mechanismus nicht nur in vivo auftreten, sondern auch eine Rolle bei Zukunftstechnologien wie dem sogenannten Nanopore-Sequencing spielen, bei dem lange DNA-Stränge zur Sequenzierung durch Poren gezogen werden.

Diese Arbeit wurde in PNAS 2014 111, 7948-7951 (2014) veröffentlicht.

Schematische Darstellung des "Tunnelvorgangs". Ein Knoten vergrößert sich stark, während der andere Knoten entlang des Profils diffundiert. (Dieses Bild stammt aus Fig.1 der Veröffentlichung.)