Von Reiner Klingholz

Mit eher dürftigen Meßdaten auf der Hand wagten sich vor dreißig Jahren James Watson und Francis Crick an das wichtigste Molekül der belebten Natur, die Desoxyribonucleinsäure (kurz DNA; siehe Bericht auf Seite 58).

Das Watson-Crick-Modell beschreibt zwei DNA-Stränge, im Fachjargon DNA-Doppelhelix, als endlose, nach rechts verdrehte Sprossenleiter. Als Sprossen stehen sich von vier möglichen Bausteinen – den Nucleotiden mit den Basen C, G, T und A – jeweils zwei bestimmte Paare gegenüber. Durch Kombination dieser „Buchstaben“ ist in den Zellkernen aller Lebewesen deren jeweils gesamte Erbinformation verschlüsselt gespeichert.

Die Entdeckung erwies sich als Grundstein der Molekularbiologie. Alle Versuche, das Watson-Crick-Modell zu widerlegen, verliefen kläglich im Sande. An Hand von synthetischen, kurzen DNA-Fragmenten gelang es in den folgenden Jahren, lediglich die Struktur einer rechtsgängigen Doppelhelix zu bestätigen.

An der Universität Göttingen bemerkten allerdings vor gut zehn Jahren Fritz Pohl und Thomas Jovin, daß sich ein DNA-Stück, das nur aus G- und C-Bausteinen bestand, geradezu revolutionär gebärdete. Mit einer Meßmethode, mit der die Symmetrie von Molekülen untersucht werden kann, studierten sie G-C-DNA unter den verschiedensten Bedingungen. Bei einem der Versuche, den sie in einer konzentrierten Salzlösung durchführten, änderte sich die Gestalt der DNA plötzlich grundlegend. Die Analysendaten waren jedoch für eine präzise Aussage nicht ergiebig genug, und auch Pohl und Jovin mußten sich auf das Raten verlegen: Die DNA war, so vermuteten sie in ihrem Bericht, von einer rechtsgängigen Schraube in eine linksgängige übergesprungen.

Das Modell einer linksgewundenen Helix kam jedoch nicht über den Rang einer Laborkuriosität hinaus und geriet fast in Vergessenheit. Erst als es Biochemikern im Labor des Amerikaners Alexander Rich gelang, aus kurzen G-C-Fragmenten winzige Kristalle zu züchten, kam das seltsame Molekül erneut ans Tageslicht (siehe ZEIT Nr. 53/81). „Es hat uns anderthalb Jahre gekostet, um die Kristalle mit Hilfe von Röntgenstrahlen zu untersuchen und daraus die Struktur der DNA zu berechnen“, erklärt Rieh. „Als wir am Ende das Resultat in Händen hielten, hat es noch mal eine ganze Weile gedauert, bis wir alles glauben konnten.“ Die unkonventionelle Vermutung von Pohl und Jovin hatte sich bestätigt: Für G-C-DNA existieren tatsächlich zwei stabile Zustände.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen B-Form wurde das neue Molekül Z-DNA genannt, weil die Phosphatgruppen, die das Rückgrat der Struktur bilden, im Zick-Zack verlaufen. Die Untersuchungen der Gruppe am Massachusetts Institute of Technology waren so detailliert, daß Rich den Aufbau der Z-DNA paradoxerweise besser beschreiben konnte als den der längst bekannten B-Form. Damit war allerdings noch nicht bewiesen, daß linksgewundene DNA in der Natur vorkommt und dort eine Rolle spielt.