Ligandenabhängige Assemblierung von Aptameren und Ribozymen aus kurzen boronsäurehaltigen Nukleinsäuresequenzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sabine Müller
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Biochemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316800023

Die Vorhersagbarkeit von Nukleinsäurehybridisierungen bietet eine einfache und innovative Plattform, um Nukleinsäurenetzwerke mit potentiellen Funktionen zu programmieren. Nukleinsäuren sind in ihrer Funktion als Akteure und Regulatoren der Genexpression in verschiedenen Organismen hinreichend bekannt. Dagegen hat die aufkommende Nutzung von Nukleinsäuren als Material zur Organisation von präzisen molekularen Arrangements einen bedeutenden Meilenstein in der relativ jungen Geschichte des Gebiets smarter Architekturen markiert. DNA und RNA sind vielversprechend für zukünftige Anwendungen in Nanotechnologie und Bioanalytik. Vor diesem Hintergrund wollen wir in diesem Projekt funktionelle Stimuli-empfindliche Nukleinsäureachitekturen, die die Fähigkeit zur Selbstassemblierung durch die Bildung reversibler Bindungen besitzen, entwerfen und charakterisieren. Aufbauend auf der komplementären Expertise der beiden Partner ist das Hauptziel des Projekts, die Selbstassemblierung von kleinen Aptameren, Ribozymen und Aptazymen aus kurzen 5'-Boronsäure-modifizierten DNA- oder RNA-Fragmenten zu induzieren und deren Funktionalität zu demonstrieren. Eine mögliche Anwendung unserer Ergebnisse liegt auf dem Gebiet der Biosensorik: ein System aufgebaut aus einer Kollektion von 5'-Boronsäure modifizierten Oligonucleotiden könnte einen ausgewählten Analyten detektieren. Wir halten diese Studie für relevant nicht nur für die Biosensorik, sondern darüber hinaus auch für Untersuchungen zu RNA-Welt-Szenarien, wo Selbstorganisation und Selbstassemblierung von kleineren Oligonucleotiden zu größeren funktionellen Einheiten eine wichtige Rolle gespielt haben könnte. Boronsäuren mit der Fähigkeit zur Bildung reversibler Bindungen mit dem cis-Diol von Ribose könnten Vorläufer der Phosphorsäurediesterbindungen in Nukleinsäuren sein. Die Demonstration von auf Boronsäureesterbindungen-basierter Selbstassemblierung würde diese Hypothese stark unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Michael Smietana