Chemische Replikation von Oligonucleotiden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Berichtszeitraum konnten im Rahmen dieses Projekts Fortschritte beim Verständnis und bei der experimentellen Durchführung von enzymfreien Replikationsvorgängen erreicht werden. Zunächst gelang es zu zeigen, dass aminoterminale DNA-Primer sowohl am 3'- als auch am 5'-Terminus verlängert werden können, wenn sie auf einer Templatsequenz mit aktivierten Nucleosid-Monophosphaten zur Reaktion gebracht werden. Weiterhin konnte ein kinetisches Modell entwickelt werden, mit dem es nach der Bestimmung von zwei Dissoziationskonstanten und zwei Geschwindigkeitskonstanten gelingt quantitative Vorhersagen zu RNA-basierten Primerverlängerungsreaktionen zu machen. Sodann konnte bei einem immobilisierten Sequenzsystem erstmals eine Replikation eines Sequenzabschnittes von zehn Nucleotiden erreicht werden. Beim enzymfreien Ablesen von RNA wurden durch in situ-Aktivierung quantitative Reaktionen auch ohne Immobilisierung erreicht, indem Ribonucleotide in einem Kondensationspuffer, der einen Organokatalysator enthielt, umgesetzt wurden. Die dabei etablierten Reaktionsbedingungen induzieren auch die de novo-Bildung von RNA-Strängen, die Bildung von Cofaktoren und die beschleunigte Bildung von kovalent gebundenen Peptidsträngen. Damit haben sich Befunde ergeben, die über das hinausgehen, was bei der Antragstellung absehbar war. Diese helfen das Entstehen von replikationsfähigen Systemen zu verstehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The strength of the template effect attracting nucleotides to naked DNA. Nucleic Acids Res. 2014, 42, 7409-7420
E. Kervio, B. Claasen, U.E. Steiner, C. Richert
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Copying of RNA sequences without pre-activation. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 14559-14563. Kopieren von RNA-Sequenzen ohne Voraktivierung. Angew. Chem. 2015, 127, 14767-14771
M. Jauker, H. Griesser, C. Richert
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Spontaneous formation of RNA strands, peptidyl RNA and cofactors. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 14564-14569. Spontane Bildung von RNA- RNA-Strängen, Peptidyl-RNA und Cofaktoren. Angew. Chem. 2015, 127, 14772-14777
M. Jauker, H. Griesser, C. Richert
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The effect of leaving groups on binding and reactivity in enzyme-free copying of DNA and RNA. Nucleic Acids Res. 2016, 44, 5504-5514
E. Kervio, M. Sosson, C. Richert
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Amino acid-specific, ribonucleotide-promoted peptide formation in the absence of enzymes. Angew. Chem. 2017, 129,1244–1248; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1224–1228
H. Griesser, M. Bechthold, P. Tremmel, E. Kervio, C. Richert
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Ribonucleotides and RNA promote peptide chain growth. Angew. Chem. 2017, 129,1239–1243; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1219–1223
H. Griesser, P. Tremmel, E. Kervio, C. Pfeffer, U.E. Steiner, C. Richert
