Entwicklung von DNA Enzymen für die bioorganische Chemie

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von DNA Enzymen, die wichtige bioorganische Reaktionen katalysieren können und die Bildung von Peptid-Nucleinsäure-Konjugaten und Glykopeptiden ermöglichen. Die biologische Funktion von doppelsträngiger DNA ist limitiert auf die Speicherung der genetischen Information. Einzelsträngige DNA kann komplexere Strukturen ausbilden, die die Fähigkeit besitzen, verschiedene chemische Transformationen zu katalysieren. In der Natur wurden katalytische DNAs bisher nicht nachgewiesen, jedoch werden in Laboratorien immer neue DNA Enzyme entwickelt. Alle bisher bekannten Desoxyribozyme wurden durch in-vitro Selektion generiert, wobei DNA Sequenzen mit der gewünschten katalytischen Aktivität aus einem Ensemble von Nukleinsäuren mit zufälliger Sequenz isoliert werden. Auf diese Weise wurden verschiedene Klassen von DNA Enzymen entwickelt, die fast ein Dutzend verschiedener chemischer Reaktionen von Nukleinsäure-Substraten katalysieren. Vor kurzem erschienen einige wichtige Arbeiten von Scott Silverman über die in vitro Selektion von DNA Enzymen für die Ligation von RNA. Im vorliegenden Projekt wird die in vitro Selektion benutzt um DNA Enzyme zu identifizieren, die weitere wichtige bioorganische Ligationsreaktionen katalysieren können. Erstens wird die Entwicklung von Desoxyribozymen angestrebt, die Peptide an DNA oder RNA ligieren können, und zweitens soll die Bildung von Glykopeptid-Konjugaten katalysiert werden. Die entstehenden Oligonukleotid-Peptid-Konjugate könnten zur Entwicklung von verbesserten, nicht-invasiven Methoden zur Wirkstoffverabreichung in Zellen beitragen. Die angestrebten Glykopeptid-Verbindungen haben große Bedeutung für normale und pathogene Prozesse in lebenden Organismen. Die DNA-vermittelte bioorganische Chemie soll zeigen, dass DNA das Potential für neue Anwendungen in der chemischen und biochemischen Katalyse besitzt, und dass DNA Enzyme für praktische Anwendungen im Labor entwickelt werden können.