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Historisches zur DNA

Erste Isolierung und frühe Charakterisierungen

Dem schweizer Mediziner Friedrich Miescher (1844-1895) gebührt der Ruhm, als Erster die DNA beschrieben zu haben. Am 21. August 1869 schrieb der frisch promovierte Miescher an seine Eltern in Basel: "Ich habe noch mit der definitiven Analyse der Kernsubstanzen zu thun. Es hat sich dabei herausgestellt, dass sie verhältnismäßig sehr phosphorreich sind, und zwar nicht in der Form von Lecithin". Miescher arbeitete zu diesem Zeitpunkt im Labor von F. Hoppe-Seyler in Tübingen. Nachdem er zwischenzeitlich nach Leipzig gewechselt hatte, sandte er seine berühmte Publikation "Über die chemische Zusammensetzung der Eiterzellen“ noch im selben Jahr, an Hoppe-Seyler, der mehr als ein Jahr darauf verwandte, die Arbeit nachzukochen, ohne einen Fehler zu finden. So erschien die Arbeit erst 1871 in "Hoppe Seyler´s medicinisch-chemischen Untersuchungen“.

Bewunderswert ist die Beobachtungsfähigkeit Mieschers. Er führte seine ersten Isolierungsschritte so durch, wie er es aus den physiologisch-histologischen Untersuchungen gewöhnt war. Er wusste, dass längeres Einwirken von verdünnter Salzsäure zwar das Protoplasma, nicht aber den Zellkern auflöst. Alle Substanzen, die aus so behandelten Zellen stammen, haben – so sein Schluss – eine hohe Wahrscheinlichkeit, aus eben diesem Zellkern zu stammen. Die Substanz, die er mit schwachem Alkali herauslöste, ließ sich bereits im Neutralen reversibel zu einem flockigen Niederschlag ausfällen – zeigten also das typische Verhalten schwacher Säuren. Die Tatsache, dass die Zugabe von Alkali-carbonat im mikroskopischen Bild dazu führt, dass der Zellkern durchscheinend wird, interpretierte Miescher als das Herauslösen von Substanzen. Alle Versuche, dieselbe Substanz ohne Säurevorbehandlung zu isolieren, scheiterten, so dass Miescher den Namen "Nuclein" wählte (für lateinisch nucleus "der Kern").

Die erste Elementaranalyse ergab 14 % Stickstoff, 6 % Phosphor und 2 % Schwefel. Der Schwefel gehört zweifellos zu den Histonen, die an die DNA gebunden sind. Reine DNA hätte zu 23 % Stickstoff und 10 % Phosphor geführt. Auch diese Abweichungen lassen sich durch die Anwesenheit von Histonen zwanglos erklären. Miescher selbst spricht bereits von eiweißhaltigen Körpern. 1874 gelingt ihm die Isolierung eiweißfreier DNA aus Lachs-Spermien – Rheinlachs gab es damals in Basel überreichlich.

Obwohl Miescher damit schon alle wesentlichen Charakteristika zusammengetragen hatte und ihm in Zusammenarbeit mit Piccard der Nachweis der Purine Adenin und Xanthin gelang, haben andere die Feinanalyse durchgeführt. Altmann benutzt 1889 erstmals den Namen Nucleinsäure. Vor allem Kossel gelang es, die skeptische Fachwelt davon zu überzeugen, dass die Pyrimidin- und Purin-Basen aus den Nucleinsäuren und nicht aus dem Eiweiß stammen. Kossel - der ebenfalls ein Schüler Hoppe-Seylers war - wurde für diese Leistung mit dem Nobelpreis belohnt, während diese Ehrung für Miescher nicht vergeben werden konnte, da er schon 1895 – also sechs Jahre vor dem ersten Nobelpreis – mit nur 51 Lebensjahren verstarb.

Zahlreiche weitere Nobelpreise wurden für die Charakterisierung der DNA vergeben. Zwei Forscher wurden nicht damit geehrt. Ostwald T. Avery, der die zentrale biologische Rolle der DNA bewies, und ein Japaner, der allen Ernstes eine cyclische Struktur aus den vier Nucleotiden für die DNA vorschlug (Abb. 1) .

Abb.1
Ein verzeifelter Vorschlag für die monotone Struktur der DNA
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