Neue Strukturmotive zur Manipulation der Ladung und zur Einführung von Funktionalität im Rückgrat von DNA-Oligonucleotid-Analoga

• Applicant: Professor Dr. Christian Ducho
• Subject Area: Biological and Biomimetic Chemistry
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183137618

Das übergeordnete Ziel des beantragten Vorhabens besteht in der Etablierung einer neuartigen strukturellen Modifikation von DNA-Oligonucleotiden, die eine gezielte und selektive Manipulation der Rückgrat-Ladung sowie die Funktionalisierung des Rückgrats bei verbesserter enzymatischer Stabilität ermöglichen soll. Als synthetische Bausteine für die Realisierung dieser Zielsetzung sollen durch Naturstoffe inspirierte nucleosidische Strukturen eingeführt werden, die nachfolgend als Nucleosyl-Aminosäuren (nucleosyl amino acids, NAA) bezeichnet werden. Der Einbau dieser Modifikationen in DNA-Oligonucleotide soll über dimere Phosphoramidit-Reagenzien für die Oligonucleotid-Synthese erfolgen, so das eine artifizielle Internucleotid-Verknüpfung als Träger einer positiven Ladung bzw. einer reaktiven funktionellen Gruppe in maximal jeder zweiten Position des Oligonucleotid-Rückgrats zugänglich wäre. Die eigentlich polyanionischen Oligonucleotide könnten damit in zwitterionische Strukturen überführt werden. Darüber hinaus wird auch ein Ansatz zur Synthese rein polykationischer DNA-Analoga bearbeitet werden. Zunächst sollen die Auswirkungen der Einführung einer oder mehrerer NAA-Modifikationen auf die Eigenschaften der resultierenden Oligonucleotide (Duplex-Stabilität, Selektivität der Nucleobasen-Erkennung, Stabilität gegenüber enzymatischem Abbau) untersucht werden. Die aufgrund der erhaltenen Ergebnisse vielversprechendste NAA-Modifikation soll anschließend in eine biologisch relevante Oligonucleotid-Sequenz implementiert werden, um auf diese Weise potentielle Antisense-Antagonisten der mit Krebs assoziierten microRNA (miRNA) miR-106b zu erhalten. Darüber hinaus soll die DNA-Markierung unter Ausnutzung der Reaktivität der NAA-Modifikation untersucht werden, welche auch zum Nachweis der Zellgängigkeit der synthetisierten miRNA-Antagonisten Verwendung finden soll. Insgesamt sollen somit neue Strukturmotive für Oligonucleotid-Analoga etabliert werden, die für die Grundlagenforschung (Einfluss der Ladung im Oligonucleotid-Rückgrat) relevant sind, aber auch Potential für biomedizinische oder diagnostische Anwendungen artifizieller DNA besitzen.

• DFG Programme: Research Grants