Seitensprünge in DNA

Simuliert: So schädigt Sonnenlicht unser Erbgut

(Bild: Universität Wien)

Ganz egal, ob man sich im Sommer an den Strand legt oder am Berg unterwegs ist, ständig sind wir der Sonne und damit dem Licht ihrer Strahlen ausgesetzt. Dieses kann Schäden in der Erbinformation hervorrufen, weil die UV-Strahlung eigentlich fest miteinander verbundene Nukleobasen innerhalb der DNA-Doppelhelix sozusagen zum "Partnertausch" anregt. Mit aufwendigen Berechnungen konnten Wiener Chemiker nun detailliert darstellen, was bei den "Seitensprüngen" vor sich geht und wie dadurch das Erbgut geschädigt wird.

In der DNA-Doppelhelix, dem Träger der Erbinformation (DNA), liegen einander eigentlich immer die von der Natur vergesehenen gleichen Nukleobasen-Partner gegenüber. "Durch den Einfluss von UV-Licht können diese jedoch zur Partnersuche angeregt werden. Sie zappeln wild auf der Stelle und lassen dabei auch einmal von ihrem ursprünglichen Partner ab", sagt Leticia Gonzalez.

Falsche Verbindung kann zu Hautkrebs führen
Das kann dazu führen, dass sich Nukleobasen verbinden, die einander nicht genau gegenüberliegen. Solche "Seitensprünge" nach links oder rechts haben aber zur Folge, dass die Erbinformation nicht mehr korrekt ausgelesen werden kann. Das kann wiederum weitreichende Folgen wie die Bildung von Hautkrebs haben, so die theoretische Chemikerin in einer Aussendung der Universität Wien.

Wie die Beteiligten allerdings diese unglücklichen Verbindungen auf molekularer Ebene eingehen, war bisher nicht genau bekannt. "Mit den durchgeführten quantenmechanischen Rechnungen haben wir es geschafft, den Bildungsprozess dieser DNA-Schäden nachzuvollziehen", sagt Clemens Rauer, der Erstautor der Studie, die Fachblatt "Journal of the American Chemical Society" veröffentlicht wurde.

Molekül-Verhalten mit Supercomputer simuliert
Um seine äußerst zeit- und rechenintensiven Simulationen durchzuführen, griff das Team auf den leistungsstärksten universitären Rechner Österreichs zurück. Mit Hilfe des Supercomputers "Vienna Scientific Cluster" konnten die Wissenschaftler das Verhalten der Moleküle bei ihrem Sprung zur Seite weit detaillierter als zuvor beschreiben. Die neuen Informationen sollen nun den Grundstein für weitere Arbeiten bilden, die sich damit befassen, wie solche Erbgutschäden künftig verhindert werden können.