DNA wordt glasvezelkabel

DNA wordt glasvezelkabel
kennislink.nl, 2008
Zweedse wetenschappers lukte het om DNA zo te manipuleren dat het licht geleidt. Dit is mogelijk dankzij een
speciaal chromofoor die in het DNA gaat zitten. De ontdekking kan glasvezelkabeltjes opleveren die
onzichtbaar zijn voor het blote oog.
Al 55 jaar lang weten we hoe DNA eruit ziet. Toch blijft het molecuul, dat verantwoordelijk is voor al het leven op aarde, ons keer
op keer verrassen. Onderzoek vanuit de groep van Bo Albinsson van de Chalmers Technische Universiteit van Göteborg,
Zweden, laat zien dat DNA dienst kan doen als minuscule glasvezelkabels. Schijn licht op de ene kant van de streng, en het komt
er aan de andere kant weer uit. Dit alles dankzij een klein lichtabsorberend stofje genaamd YO.
DNA bestaat uit twee strengen die om elkaar heen winden. Deze vorm heet een dubbele helix. In de helix bevinden zich nucleotiden die
de genetische blauwdruk vormen voor alle eiwitten in het lichaam. Door hier een chromofoor aan toe te voegen kan zo’n streng ook
dienst doen als glasvezelkabeltje. Bron: Wikimedia Commons.
Albinsson kopieert met zijn onderzoek een systeem dat al eerder is aangetroffen in ééncellige diertjes zoals algen. Die gebruiken
hun DNA om licht, hun belangrijkste energiebron, te verplaatsen naar het binnenste van hun cel. Met de energie van het licht
houden ze hun biologische processen op gang. Het lukte onderzoekers niet eerder om een goede replica van dit systeem te
bouwen, maar het gebruik van een chromofoor brengt daar nu verandering in.
Chromoforen zijn moleculen die licht absorberen en het weer doorsturen in een nieuwe richting. Zet een rijtje chromoforen
achter elkaar, en je hebt een soort lopende band voor een lichtstraal. Het probleem met dit idee is dat chromoforen niet netjes
achter elkaar blijven liggen. Daarom combineerde Albinsson zijn chromofoor YO met een streng DNA. Meng deze twee met
elkaar, en het resultaat is een streng DNA met YO-moleculen erin. YO gaat namelijk graag in het DNA-molecuul zitten: net als
een magneet ijzer aantrekt, zo houdt DNA het chromofoor vast.
Het chromofoor YO heeft affiniteit voor DNA-moleculen, en zet zich midden in de streng vast. Hierdoor kan een streng DNA met YO licht
transporteren over de hele streng.
Een streng DNA met YO kan dienstdoen als minuscule glasvezelkabel. DNA is namelijk slechts enkele nanometers dik en zo’n
twintig nanometer lang. Een dergelijke kabel past precies tussen de huidige microchips, zodat de chips informatie met elkaar
kunnen uitwisselen in de vorm van lichtsignalen. Ook zien de onderzoekers mogelijkheden voor kunstmatige fotosynthese: door
het lichtgeleidende DNA op een nieuw soort biologische zonnecel te plaatsen verloopt de fotosynthese veel efficiënter. Hierdoor
levert een kleine zonnecel meer energie op.
Volgens onderzoekers ligt het probleem nu vooral bij het ordenen van YO in de DNA strengen. Door de twee zomaar met elkaar
te mengen wordt de chromofoor niet evenredig over de DNA streng verdeeld. Zo ontstaan er plekken in het DNA waar bijna geen
YO zit, zodat het lichtsignaal wordt onderbroken. Toch zijn de Zweedse onderzoekers ervan overtuigd dat hun glasvezelkabels
van DNA de wereld van computers en zonnecellen op zijn kop kan zetten, mits ze het proces kloppend kunnen krijgen.