Metabolische Markierung von DNA und RNA mithilfe synthetischer und bioorthogonal reaktiver Nucleoside als fluorogene Sonden in lebenden Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Achim Wagenknecht
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461961063

Um biologische Prozesse der Nucleinsäuren in ihrem natürlichen Umfeld, den biologischen Zellen untersuchen zu können, müssen sie mit Fluoreszenzsonden markiert werden. Hierfür ist die metabolische Markierung von DNA und RNA die geeignete chemisch-biologische Methode. Im Rahmen dieses Projektes soll die metabolische Markierung der RNA mit der metabolischen Markierung von DNA kombiniert werden. Dabei sollen die Diels-Alder-Reaktion mit inversem Elektronenbedarf für die RNA und die Photoclick-Reaktion als orthogonale und bioorthogonale Reaktionen für die DNA verwendet werden. Für die beiden Reaktionen werden verschieden substituierte Cyclopropenylgruppen als bioorthogonal reaktive Funktionen eingesetzt, weil sie den besten Kompromiss aus Größe, Ringspannung und Reaktivität bieten. Es soll daher eine kleine Bibliothek cyclopropenylierter Nucleoside und 2‘-Desoxynucleoside synthetisiert und über die Reaktionskinetik evaluiert werden. Für die metabolische Markierung von DNA muss die Photoclick-Reaktion mit sichtbarem Licht für die Anwendung in Wasser weiterentwickelt werden. Dazu sollen Farbstoff-Tetrazol-Konjugate synthetisiert und photochemisch untersucht werden. Die metabolische Markierung von RNA mithilfe der Diels-Alder-Reaktion mit inversem Elektronenbedarf soll zu fluorogenen Sonden entwickelt werden. Diese können über den Energietransfer mit FISH-Sonden kombiniert werden, um die Bildgebung von RNA-Transkripten nicht nur in fixierten Zellen, sondern auch in lebenden Zellen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen