DNA-Nanoröhr­chen werden in der synthe­ti­schen Bottom-up Biolo­gie häufig als Nachah­mung von Zytoske­lett­fi­la­men­ten verwen­det. Mit Hilfe eines synthe­ti­schen starPEG-Konstrukts, das als Vernet­zer fungiert, gelingt es uns, die nur wenige Nanome­ter dicken DNA-Nanoröhr­chen zu bündeln. In der Masse organi­sie­ren sie sich selbst zu Ringen im Mikro­me­ter­be­reich. Wir errei­chen, dass sie sich bei Tempe­ra­tur­er­hö­hung oder in Anwesen­heit von Verdrän­ger­mo­le­kü­len wie Dextran zusam­men­zie­hen (in Zusam­men­ar­beit mit der Gruppe Kierfeld, TU Dortmund). 

Kontrak­tile Ringe, die aus Zytoske­lett­fi­la­men­ten gebil­det werden, vermit­teln die Teilung von Zellen. Die Ringbil­dung wird durch spezi­fi­sche Vernet­zer für die Filamentbün­de­lung ausge­löst, während die Kontrak­tion in der Regel mit der Aktivi­tät von Motor­pro­te­inen verbun­den ist. Hier haben wir DNA Nanoröhr­chen als Nachah­mer von Zytoske­lett­fi­la­men­ten und einen synthe­ti­schen Vernet­zer auf der Basis eines Peptid-funktio­na­li­sier­ten starPEG­Kon­strukts entwi­ckelt. Der Vernet­zer bewirkt die Bünde­lung von Dutzen­den einzel­ner DNA-Nanoröhr­chen. Beson­ders ist, dass sich die DNA-Nanoröhr­chen­bün­del in einem Selbst­fin­dungs­pro­zess zu geschlos­se­nen Ringen im Mikro­me­ter­be­reich formen. Dabei ergeben sich mehrere tausend Ringe pro Mikro­li­ter. Grobkör­nige Moleku­lar­dy­na­mik Simula­tio­nen repro­du­zie­ren die detail­lier­ten archi­tek­to­ni­schen Eigen­schaf­ten der DNA-Ringe, wie sie durch Elektro­nen­mi­kro­sko­pie belegt werden. Darüber hinaus sagen die Simula­tio­nen eine Kontrak­tion der DNA-Ringe — ohne Motor­pro­te­ine — bei zuneh­men­der Anzie­hungs­kraft der DNA-Nanoröhr­chen oder bei abneh­men­der Biege­stei­fig­keit vorher, was zu mecha­nis­ti­schen Erkennt­nis­sen inner­halb des Parame­ter­raums führt, der für ein effizi­en­tes Nanoröhr­chen-Gleiten von großer Bedeu­tung ist. Wir reali­sie­ren diese beiden Bedin­gun­gen experi­men­tell durch Zugabe von moleku­la­ren Verdrän­gern bzw. durch Tempe­ra­tur­er­hö­hung. Wir erhal­ten eine Ringkon­trak­tion auf weniger als die Hälfte des ursprüng­li­chen Ringdurch­mes­sers. Diese DNA basier­ten kontrak­ti­len Ringe könnten ein zukünf­ti­ges Element einer künst­li­chen Teilungs­ma­schi­ne­rie in synthe­ti­schen Zellen sein. Die Kombi­na­tion von DNA-Nanotech­no­lo­gie und Peptid­tech­nik könnte ebenso neue kontrak­tile und muskel­ähn­li­che Materia­lien hervorbringen.