04.06.2015 - baseclick GmbH

Kettenhemd aus synthetischer DNA

DNA-Bündel erhalten durch Azin-Alkin-Klickchemie stabile Kettenhemdstrukturen

Kleine DNA-Einzelstränge können sich selbstständig zu Nanostrukturen zusammenlagern. Münchener Wissenschaftler haben nun solche Oligonucleotide nicht nur zu DNA-Nanoröhren zusammengefügt, sondern diese auch durch interne Ringbildung stabilisiert. Die wie ein Kettenhemd aufgebauten DNA-Catenan-Strukturen halten sowohl hohen Temperaturen als auch chemischer und enzymatischer Behandlung stand. Hergestellt werden sie durch höchst effiziente Klickchemie, wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten.

Catenane sind sich gegenseitig durchdringende Ringe, die ein robustes Gerüst bilden können - wie Kettenglieder in einer Ritterrüstung. Eine natürliche Catenanstruktur von DNA liegt in der Kinetoplasten-DNA des Geißeltierchen Trypanosoma vor. Antonio Manetto von der Baseclick GmbH in München und Kollegen an der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Technischen Hochschule Nürnberg sowie der Universität Århus (Dänemark) haben nun ein sechs Helices überspannendes DNA-Bündel aus 24 Einzelnucleotiden aus sogenannten DNA-Kacheln, hergestellt durch DNA-Origami, zusammengesetzt. In das Helixbündel führten sie durch effiziente Klickchemie Catenanstrukturen ein - und verwandelten die Röhre gewissermaßen in ein zylinderförmiges Kettenhemd.

Anders als die unstabilisierte Struktur überstanden die Catenanringe sowohl Hitzebehandlung als auch Ausfällung und Exonuclease-Abbau. Nach und nach erweiterten daher Manetto und Kollegen die Zahl der Catenane, bis schließlich alle 24 Oligonucleotide im Helixbündel in Catenanstruktur verbunden waren. Dieses "DNA-Kettenhemd" zeigte eine deutlich höhere Schmelztemperatur als nur zusammengelagerte Strukturen, war also viel widerstandsfähiger.

Solche DNA-Nanostrukturen können in Technologien von der Elektronik und Nanooptik bis hin zur Nanomedizin und in der Diagnostik zur Anwendungen kommen, wie zum Beispiel für den Wirkstofftransport zum Zielorgan. Die neue Methode könnte solche DNA-Nanobehälter relativ leicht zugänglich machen. Dazu meinen die Autoren: "Über die Herstellung von DNA-Catenanen unterschiedlicher Größe und Kettengeometrien hinaus lassen sich mit dieser Methode Oligonucleotide zu langer einzelsträngiger DNA verknüpfen. Dies könnte eine Möglichkeit sein, Gensynthese nicht nur enzymatisch ablaufen zu lassen."

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • DNA-Origami

Mehr über LMU

  • News

    Abbauprozesse in Zellen: Die Gefahr im Innern kontrollieren

    Billionen von Zellen arbeiten in unserem Körper pausenlos daran, uns am Leben zu erhalten. Dabei entsteht Abfall, der in speziellen Zellorganen abgebaut wird. Doch was, wenn die zellulären Mülleimer nicht funktionieren? Die Forschung vermutet darin die Ursache zahlreicher Erkrankungen. Biol ... mehr

    „Übereifrige“ Immunzellen scheinen dem Gehirn gut zu tun

    Befunde von Forschenden aus München stützen die These, dass hyperaktive Immunzellen des Gehirns im Zuge neurodegenerativer Erkrankungen schützend wirken können. Ein Team aus Fachleuten des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) ... mehr

    COVID-19 – Geimpft oder Genesen: Drei Kontakte mit dem Spike-Protein führen zu gutem Immunschutz

    Laut einer neuen Studie unter Leitung von Ulrike Protzer erreicht eine Durchbruchsinfektion mit SARS-CoV-2 nach zwei Impfungen den gleichen Schutzeffekt wie eine dritte Impfung. Entscheidend für die Immunität ist, so die Studie von Helmholtz Munich, LMU und TUM, dass das Immunsystem drei Ko ... mehr

  • q&more Artikel

    Code erkannt

    Der genetische Code codiert alle Informationen, die in jeder Zelle für die ­korrekte Funktion und Interaktion der Zelle mit der Umgebung notwendig sind. Aufgebaut wird er aus vier unterschiedlichen Molekülen, den so genannten ­kanonischen Watson-Crick-Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymi ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Thomas Carell

    Thomas Carell, Jg. 1966, studierte Chemie und fertigte seine Doktorarbeit am Max-Planck Institut für Medizinische Forschung unter der Anleitung von Prof. Dr. Dr. H. A. Staab an. Nach einem Forschungs-aufenthalt in den USA ging er an die ETH Zürich in das Laboratorium für Organische Chemie u ... mehr

Mehr über TH Nürnberg

  • News

    Biologisch abbaubares Plastik

    Kunststoffe finden sich in allen Lebensbereichen. Für die Herstellung verbraucht die Industrie wertvolle Ressourcen wie Erdöl. Besonders problematisch ist die Verwendung von Kunststoffen für Verpackungen mit einmaliger Nutzung. Der Plastikmüll landet oft in der Umwelt. Ein Resultat daraus i ... mehr

Mehr über Aarhus University

Mehr über Angewandte Chemie

  • News

    Neue Werkzeuge gegen Krankenhausinfektionen?

    Antibiotika-resistente Krankenhauskeime sind eine nicht zu unterschätzende Gesundheitsgefahr. Einen neuen Ansatz für die Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Staphylokokken stellt ein Forschungsteam jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor. Er basiert auf einem synthetische ... mehr

    Glühwürmchen-Leuchten entlarvt Pestizide

    Eine den Glühwürmchen abgeschaute Leuchtreaktion könnte Kontaminationen mit Organophosphat-Pestiziden nachweisen – hochempfindlich, aber einfach und kostengünstig. Herzstück der auch für den Feldeinsatz geeigneten Technik ist eine neue enzymatische Synthesemethode für Analoga des Glühwürmch ... mehr

    Fest und elastisch, aber abbaubar: Protein-basierte Biokunststoffe

    Mehr als acht Millionenen Tonnen Kunststoff gelangen jedes Jahr in die Ozeane – eine ernste Gefahr für Umwelt und Gesundheit. Bioabbaubarer Biokunststoffe könnten ein Ausweg sein. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellt ein Forschungsteam jetzt einen neuen Ansatz zur Herstellung einfach ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von: