DNA Origami Glider als programmierbare aktive Partikel

• Antragsteller: Dr. Florian Katzmeier
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553862611

Ich beabsichtige, programmierbare aktive Nano- und Mikropartikel mittels der DNA-Origami-Technik zu erstellen. DNA-Origami-Strukturen werden durch Falten eines langen, einzelsträngigen DNA-Strangs, der als Gerüst dient, unter Hinzufügung kurzer, einzelsträngiger DNA-Stränge, die als Klammern fungieren, hergestellt. Die resultierenden Nanostrukturen können durch die Wahl geeigneter DNA-Sequenzen in jede gewünschte Form programmiert werden und können spezifische Modifikationen aufweisen. In diesem Projekt beabsichtige ich, einen Gleitassay mit DNA-Origami-Strukturen zu etablieren, bei dem DNA-Origami-Strukturen durch Dynein-Motorproteine auf einer Oberfläche angetrieben werden. In einem Gleitassay wird eine Oberfläche mit Motorproteinen dekoriert. Diese Motorproteine binden lineare Proteinassemblies wie Aktinfasern oder Mikrotubuli und bewegen sie mittels ATP-gestützter Kraftstöße auf der Oberfläche. In meinem Ansatz werde ich vorhandene chimäre Dynein-Motorproteine mit einer DNA-Bindungsdomäne anstelle einer Mikrotubuli-Bindungsdomäne verwenden. Durch die Erstellung von Origamis mit unterschiedlichen Formen und Interaktionsstellen beabsichtige ich, Trajektorien und Partikel-Partikel-Interaktionen zu programmieren. Mein Ansatz wird theoriegestützt sein und umfasst Modellierung und Experimente zu den Trajektorien der Gleiter, basierend auf stochastischen Differentialgleichungen. Ich plane, Designkriterien für programmierbare Trajektorien und Interaktionen basierend auf Modellierung und Experimenten festzulegen. Letztendlich beabsichtige ich, große, zweidimensionale Gleiter unter Verwendung der Crisscross-Assembly-Technik zu erstellen, einer hierarchischen Montagetechnik, die kürzlich vom Shih-Labor entwickelt wurde und die Erstellung endlicher Strukturen aus mehreren Origamis ermöglicht.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor William Shih, Ph.D.