Hershey-Chase-Experiment

Schema des Experimentes

Mit dem als Hershey-Chase-Experiment bekannt gewordenen Versuch konnte nachgewiesen werden, dass genetische Information in DNA und nicht in Proteinen kodiert ist. Das Experiment wurde 1952 durchgeführt von Alfred Hershey und Martha Chase. Es lieferte eine unabhängige Bestätigung des Ergebnisses, das bereits 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod und Maclyn McCarty in ihren Versuchen zur genetischen Transformation von Bakterien erhalten hatten.

In dem Hershey-Chase-Experiment wurden Viren verwendet, die auf den Befall von Bakterienzellen spezialisiert sind. Solche Viren werden auch Bakteriophagen ('Bakterienesser') oder Phagen genannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer Proteinhülle und darin DNA (selten RNA). Treffen sie auf ein Bakterium, setzen sie mit ihren Schwanzanhängen – ähnlich einer Mondlandekapsel – auf der Bakterienoberfläche auf und injizieren ihre gesamte DNA in das Bakterium. Die Proteinhülle bleibt dagegen außerhalb des Bakteriums. Die injizierte DNA regt das Bakterium dazu an, neue Phagen zu bauen (Selbstassemblierung), welche unter Zerstörung des Bakteriums schließlich freigesetzt werden.

Hershey und Chase züchteten nun Phagen, die als T2-Phagen bezeichnet wurden, einmal unter Zugabe von radioaktiv markiertem Schwefel (³⁵S) und in einer zweiten Petrischale unter Zugabe von radioaktiv markiertem Phosphor (³²P). Der radioaktive markierte Schwefel wurde dabei in die Proteine eingebaut. Der radioaktiv markierte Phosphor in der anderen Petrischale wurde dagegen in die DNA der gezüchteten Phagen eingebaut.

Daraufhin wurden den Phagen jeweils Bakterien (Escherichia coli), die keinerlei radioaktiv markierte Stoffe aufwiesen, zugegeben. Kurz nachdem die Phagen sich auf die Bakterien aufgesetzt und ihre DNA injiziert hatten, gaben Hershey und Chase die Proben in einen Mixer. Die Scherkraft im Mixer reichte aus, um die leere Phagenproteinhülle von der Bakterienoberfläche zu lösen, jedoch wurden weder die Hüllen noch die Bakterien zerstört. In einer anschließend durchgeführten Zentrifugation setzten sich die schweren Bakterien im Sediment ab, während die leichteren Phagenhüllen im Überstand verblieben.

In den Proben, bei denen die Proteine mit Hilfe des ³⁵S markiert wurden, konnten Hershey und Chase im Überstand Radioaktivität messen. Die Proteine waren also nicht in die Bakterien eingedrungen, da diese sich ja ausschließlich im Sediment befanden, welches keine Radioaktivität aufwies. In den Proben, bei denen die DNA mit Hilfe des ³²P markiert war, wurde dagegen Radioaktivität ausschließlich im Sediment festgestellt. Dies war der Nachweis, dass DNA in die Bakterien eindrang. Nur die DNA konnte mittels der von ihr getragenen Erbinformationen das Bakterium zur Produktion von Phagen animieren.