Bindungstaschen in DNA-Nanostrukturen

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war der Aufbau von möglichst kleinen funktionalen DNA-Nanostrukturen. Diese sollten einen Aufbau von Bindungstaschen und Reaktionsräumen im Inneren von stabil gefalteten Nanostrukturen ermöglichen. Dazu sollten im ersten Teil der Arbeit Vier-Helix-Bündel DNA-Nanostrukturen entwickelt werden. Hierbei galt es, die Faltung der Nanostrukturen hinsichtlich einer hohen Ausbeute zu optimieren und eine geeignete Aufreinigungsmethode für diese Strukturen zu etablieren. Anschließend sollten Bindungstaschen für Pyrimidinliganden in diesen Nanostrukturen generiert werden. Dabei sollten die Affinitäten und Selektivitäten in Bezug auf Pyrimidinliganden, abhängig von der Flexibilität der Nanostrukturen, der Position der Bindungsstellen in den Nanostrukturen und der komplementären Base an den Bindungsstellen untersucht werden.

Im zweiten Teil der Arbeit sollten diese Nanostrukturen durch Quervernetzung der Einzelstränge gegenüber thermisch und chemisch denaturierenden Einflüssen stabilisiert werden. Dies sollte über Disulfidbildung, durch einen im Arbeitskreis bekannten Mercaptoalkinyl-substituierten Nukleosidbaustein, erfolgen. Hierfür galt es eine Methode zur quantitativen Abspaltung der Schutzgruppe des tert-Butyldisulfid-Vorläufers des gewünschten Thiols zu etablieren, die es erlaubt die Struktur nach der Assemblierung zu entschützen und das Reduktionsmittel anschließend wieder zu entfernen. Die Disulfidvernetzung der einzelnen Stränge der Nanostruktur sollte anschließend an Luftsauerstoff möglich sein.

Im letzten Teil dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob Lücken in DNA-Nanostrukturen als Reaktionsraum genutzt werden können, und wie die Struktur des Reaktionsraums bestimmte Reaktionen beeinflussen kann. Es sollten Reaktionen zwischen Aminosäuren und RNASträngen als Teil der Nanostrukturen untersucht werden. Das Ziel lag darin, erste Einblicke in die Abhängigkeit der Peptidbildung von Hohlräumen in gefalteten Strukturen zu erhalten. Dabei sollte der Fokus auf die nanostrukturabhängige Reaktion zwischen dem 5′-Terminus eines 5′-phosphorylierten RNA-Stranges als Teil der Nanostruktur und verschiedenen Aminosäuren gelegt werden.