Synthese von stabilisierten Origami-Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Clemens Richert
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247949624

Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist es, eine Synthese von kovalent verknüpften kleinen Origami-Strukturen zu entwickeln. So sollen die Möglichkeiten der modernen DNA-Synthese genutzt werden, um gezielt Funktionseinheiten aufzubauen, die die Größe von Proteinkomplexen erreichen, die jedoch vollsynthetisch aufgebaut werden und damit an jeder einzelnen Position mit atomarer Genauigkeit modifiziert oder funktionalisiert werden können. Mit DNA gelingt die Errichtung funktionaler nanoskaliger Strukturen. Diese Strukturen sind jedoch in ihren chemischen Funktionalitäten auf die der natürlichen Nucleotide beschränkt und thermisch sowie mechanisch labil. Mit kovalente Verbrückungen, die aufgebaut werden nachdem die Hybridisierung erfolgt ist, soll dieses Problem angegangen werden. Im Mittelpunkt soll dabei die Synthese von M1.3-Origami-Strukturen stehen, deren Gerüststrang (Scaffold) aus 704 Nucleotiden besteht. Dieser Gerüststrang soll durch chemische Ligation aus Oligonucleotiden aufgebaut werden. Weiterhin sollen die Versteifungsstränge (Staples) durch Einbau reaktiver Nucleotide Quervernetzungen ermöglichen. Zusammen sollen so unimolekulare, monodisperse und thermisch stabilisierte Einheiten generiert werden, die geplante dreidimensionale Strukturen im Nanometerbereich besitzen. Unter anderem soll eine zylindrische Origami-Struktur aufgebaut werden, die einen Hohlraum enthält, der später zu einem aktiven Zentrum ausgebaut werden könnte. Bei den stabilisierten Origami-Strukturen sollte es sich um eine Klasse der bisher größten monodispers synthetisierbaren Moleküle handeln, für die sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Speicherung, Katalyse und Diagnostik ergeben könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen