Thiol-Oligonukleotide zur reversiblen chemischen Ligation und Replikation

• Antragsteller: Professor Dr. Günter von Kiedrowski
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279351736

Von Oligonukleotiden templatierte Reaktionen bieten eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten für sequenzabhängige, programmierbare Reaktionen. Es wurden chemisch erzeugte, artifizielle Oligonukleotid-Systeme entwickelt, die in der Gen-Diagnostik, im Wirkstoffscreening oder in Nano-Konstrukten Anwendung finden. Trotz der großen Vielzahl von etablierten Ligationsreaktionen von Oligonukleotiden ist die Zahl reversibler oder schaltbar kovalenter Verknüpfungsmethoden begrenzt. Das Projekt will hier mit einer neuen Ligationschemie einen Beitrag leisten. Die Ligation basiert auf Thiol-Disulfid-Austauschreaktionen, die von der Grundidee des isosteren Ersatzes einer 3-5-Phosphordiesterbindung gegen eine 3-5- Disulfidbindung Gebrauch machen. Hierbei konnten Halbwertszeiten in der Größenordnung von Sekunden erzielt werden. Die Ligation erfolgt sequenzselektiv, sie kann reversibel oder irreversibel gestaltet werden und sie erweist sich sensitiv für den Redoxzustand und den pH-Wert. Das Projekt möchte das gesamte Potential der reversiblen Disulfid-Verknüpfung ausschöpfen. Hierzu soll ein Set an Nukleinsäuremodifikationen mit den erarbeiteten chemischen Synthesemethoden vervollständigt und in neuen Ligationsexperimenten eingesetzt werden. Die Realisierbarkeit einer gerichteten chemischen Ligation, einer templatgesteuerten Polymerisation und einer dynamischen DNA-Bibliothek soll untersucht werden. Des Weiteren soll die Thiol-Chemie auch für neue Klick-Ligationsreaktionen entwickelt werden. Die Innovation des Projektes findet sich in der Gestaltbarkeit der Oligonukleotid-Ligation in reversible und irreversible Richtung, was zur Darstellung stabiler Oligomere aus dynamischen Systemen genutzt werden kann. In Kombination mit einer bereits gezeigten PCR-Amplifikation von Disulfid-Oligonukleotiden können sich neue Anwendungen im Kontext der Biomedizin und der DNA-Nanotechnologie ergeben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen