Kissing-loop Interactions as Struts for Higher Order DNA Nanoarchitectures
Final Report Abstract
Ziel des Projekts war zu untersuchen, inwieweit spezifische Wechselwirkungen von RNA-Haarnadelschleifen höhergeordnete DNA-Architekturen stabilisieren können. Für den Aufbau der DNA Nanostruktur wurden Minimalmotive von RNA-Kissing Loop Komplexen verwendet, die in Gegenwart von Mg2+-Ionen eine starke Wechselwirkung eingehen. Als DNA-Grundkörper nutzten wir 168 Basenpaare lange DNA-Ringe, eine Klasse relativ starrer DNA-Nanoobjekte. Es zeigte sich, dass RNA-DNA-Chimären zur kontrollierten Anordnung von Nukleinsäure-Architekturen eingesetzt werden können. Die erhaltenen Nanostrukturen wurden mit Hilfe der "Atomic Force Microscopy" (AFM) charakterisiert. "Kissing"-Komplexe besitzen somit ausreichende Spezifität und Affinität, um sie als generell einsetzbare, austauschbare und flexible Bausteine zum Aufbau von zunehmend komplexeren Nukleinsäure-Architekturen zu nutzen. Des Weiteren verglichen wir aromatische DNA-Interkalatoren (Anthracene) und zweiarmige verzweigte DNA-Strukturen für die Herstellung definierter hantelförmiger Architekturen. Wir konnten anhand von AFM-Aufnahmen zeigen, dass aromatische Interkalator-Einheiten, die an einen 168 Basenpaare langen DNA-Nanoring angehängt werden, zu relativ undefinierten dimeren und multimeren DNA-Nanoring-Aggregaten führen. Dagegen erhielten wir wohldefinierte Nanostrukturen, wenn wir die DNA-Ringe mit einem zweiarmigen verzweigten Oligodesoxynukleotid als molekulare Stütze dimerisierten. Der direkte Vergleich beider Assemblierungsmethoden erlaubte eine Beurteilung hinsichtlich ihrer potentiellen Verwendbarkeit in der DNA-Nanotechnologie.
Publications
- Construction of DNA Architectures with RNA Hairpins. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 971-973
Mayer, G., Ackermann, D., Kuhn, N., and Famulok, M.
- Assembly of dsDNA nanocircles into dimeric and oligomeric aggregates. Chem. Commun. 2010, 46, 4154-4156
Ackermann, D., Rasched, G., Verma, S., Schmidt, T. L., Heckel, A., and Famulok, M.
