Neue DNA-Architektur für nanotechnologische Anwendungen
Die DNA ist ein in der Natur vorkommendes Molekül mit dem umfangreichsten Gehalt an genetischen Informationen. Nanowissenschaftler arbeiten zurzeit daran, die Fähigkeit der DNA zur Selbstorganisation und Selbstassemblierung für nanotechnologische Anwendungen nutzbar zu machen. Hiefür werden neue Basenpaare konstruiert und die Fähigkeit von DNA-Molekülen untersucht, Elektronen mittels Oxidierung von Guaninbasen über größere Entfernungen zu transportieren. Ziel des EU-finanzierten Projekts ET DPHEN DNA (Electron transfer through multiple consecutive phenanthrenyl containing DNA) war die Synthetisierung von DNA aus Surrogaten für aromatische Nukleobasen, die den Transport von Elektronen in der DNA-Doppelhelix erlauben. Weiterhin sollten neue Elektronenakzeptoren mit einer fluoreszierenden Einheit identifiziert und synthetisiert werden, mit deren Hilfe der Elektronentransport sichtbar gemacht werden kann. Es wurden mehrere aromatische Pyren- und Phenanthren-Nukleobasensurrogate mit unterschiedlich starker Elektronenaffinität synthetisiert. Weiterhin wurden Elektronendonatoren auf Basis von Phenothiazin und 1,5-Diamin-Naphtalin entwickelt, die mit der Oligonukleotidsynthese kompatibel waren. Statt bekannte fluoreszierende Nukleobasen durch einen Fluoreszenzquencher zu ersetzen, wurden Fluoreszenzmoleküle an die natürlichen Nukleobasen konjugiert. Hierfür wurde ein Anthrazen mit gelöschter Fluoreszenz an ein Deoxyuridin gebunden, was insgesamt zu einer Abnahme der Fluoreszenz führte. Durch Einfügen dieser Elektronendonatoren in die DNA kann der Elektronentransport mittels Fluoreszenzmarkierung überwacht werden. Anwendungen hierfür sind z.B. DNA-basierte Biosensoren. Dabei wird die DNA auf einer Goldoberfläche aufgebracht und der Elektronentransfer nanelektrochemisch überwacht. ET DPHEN DNA trug damit neue Erkenntnisse zum Elektronentransfer innerhalb der DNA bei. Auf Basis der neuen DNA-Architektur und weiteren Entwicklungen können neue DNA-Nanomaterialien hergestellt und bioanalytische Verfahren zur Diagnose von DNA-Schäden entwickelt werden.
