Lightswitchable G-quadruplex interactions for DNA-nanoarchitectures.
Final Report Abstract
Im Förderzeitraum konnten erste Erfahrungen mit der Regulation von Interaktionen für DNA-Nanoarchitekturen mit Licht mittels lichtaktivierbaren („caged“) Wechselwirkungsmodulen gesammelt werden. Dabei handelte es sich sowohl um lichtaktivierbare G-Quadruplex- als auch Duplex-Module. Es konnten Sequenzen gefunden werden, mit denen DNA-Miniringe lichtinduziert miteinander verknüpft werden können. Ferner wurden Azobenzol-Linker in G- reiche Oligonucleotide eingebaut, welche so entworfen wurden, dass sie entweder intra- oder intermolekular G-Quadruplexe bilden können. CD-spektroskopisch konnte unter verschiedenen Puffer-Bedingungen die Bildung von antiparallelen G-Quadruplexen nachgewiesen werden, wenn sich der Azobenzol-Linker im trans-Zustand befand. Nach Isomerisierung in den cis-Zustand lagen stark ungeordnete Strukturen vor. Diese lichtinduzierte Umfaltung wurde mit NMR-Spektroskopie (in Zusammenarbeit mit Harald Schwalbe, Goethe Universität Frankfurt) und mit zeitaufgelöster IR und UV/VIS-Spektroskopie (Josef Wachtveitl, Goethe Universität Frankfurt) begonnen zu untersuchen. Für die genaueren Analysen der ausgebildeten Strukturen wurden 13C und 15N-markierte Proben hergestellt, die jedoch nicht mehr im Förderzeitraum untersucht werden konnten. Daher konnte eine weitere Verbesserung der Einbau- und Schalteigenschaften der Azobenzol-haltigen Linker noch nicht durchgeführt werden. Parallel zu diesen Studien wurden erste Versuche unternommen, um Oligonucleotide mit verschiedenen photolabilen Schutzgruppen zu versehen, die vorübergehend die Hybridisierung blockieren und mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge sequentiell selektiv aktiviert werden können. Dabei gelang es, vier Selektivitätsebenen zu etablieren. Entsprechende Versuche, die zeigen, dass man damit bereits alle 16 möglichen Aktivierungs-Szenarien mit vier Oligonucleotiden auf Glasoberflächen realisieren kann, sind derzeit noch im Gange.
Publications
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Small 2011, 7, 2163-2167: A Light Trigger for DNA Nanotechnology
T. L. Schmidt, M. B. Koeppel, J. Thevarpadam, D. P. N. Gonçalves, A. Heckel
