Ladungstransfer in DNA mit Indol, Ethidium und Pyren als Fluoreszenzsonden: Synthese, Spektroskopie und Primerverlängerung

Im menschlichen Genom treten sogenannte Einzelnucleotid-Punktmutationen (SNP = single nucleotide polymorphism) auf, die eine große individuelle genetische Variabilität verursachen. Diese Punktmutationen können zur Entstehung von schwerwiegenden Krankheiten führen. Neben den bereits bekannten enzymatischen und nicht-enzymatischen SNP-Detektionsmethoden, wurde in der Arbeitsgruppe Wagenknecht das DETEQ-Konzept (Detection by electron transfer-controlled emission quenching) zur Erkennung von Basenfehlpaarungen entwickelt. Es basiert auf Ladungstransfer durch die DNA. Für die Anwendung dieses Konzepts ist es nötig, dass redoxaktive Fluorophore in Oligonucleotidsonden eingebaut werden. Wird zusätzlich ein geeigneter Ladungsakzeptor eingebaut, so kann es nach Hybridisierung der Sonde mit der Zielsequenz zu Elektronenübertragungen durch die DNA-Brücke kommen. Da der Ladungstransfer von der elektronischen Kopplung abhängt, die von der Basenstapelung vermittelt wird, ändert sich die Ladungstransferrate beim Auftreten einer Basenfehlpaarung in der DNA-Brücke zwischen Fluorophor und Ladungsakzeptor. Es tritt folglich eine veränderte Fluoreszenz im Vergleich zum Wildtyp auf, die zur Detektion von SNPs genutzt werden kann. In dieser Arbeit wurde das DETEQ-Konzept für neuartige Donor-Akzeptor-Systeme überprüft. Dazu wurden die Fluoreszenzsonden Pyren und Ethidium als Ladungsdonoren kovalent in Oligonucleotide eingebaut. Als Ladungsakzeptor wurde Indol verwendet. Ethidium und Indol wurden als acyclische Basensurrogate in die Oligonucleotidsequenzen eingebaut, während Pyren als Guaninmodifikation eingebracht wurde. Des Weiteren wurde 5-(2-Pyrenyl)-2�-desoxyuridin (2PydU), ein neuer nucleosidischer Elektronendonor auf der Basis von Pyren, entwickelt. Anhand spektroskopischer Untersuchungen des Nucleosids konnte eine sehr geringe elektronische Kopplung zwischen den beiden Chromophoren beobachtet werden, die zu neuen optischen Eigenschaften führt. Die Eigenschaft als Elektronendonor wurde in Experimenten mit 2PydU-Dinucleotiden erforscht. Die spektroskopische Analytik von 2PydU-modifizierten Oligonucleotiden erlaubten die Diskriminierung der Gegenbase A. Beim enzymatischen Einbau fluoreszenzmarkierter DNA-Basen werden Fluorophore oft über Alkylketten-Linker angeknüpft, um die Replikation durch DNA-Polymerasen zu ermöglichen. In der Arbeitsgruppe Wagenknecht werden die Fluorophore direkt kovalent mit den DNA-Basen verbunden, um neue optische Eigenschaften zu erzeugen. Daher sollte die Frage geklärt werden, ob solche direkt an DNA-Basen geknüpfte Modifikationen von DNA-Polymerasen erkannt werden, um herauszufinden, ob sie als Fluoreszenzmarker in der DNA-Analytik eingesetzt werden könnten. Dazu wurden verschiedene modifizierte DNA-Basen in Primerverlängerungs-Experimenten untersucht, um herauszufinden, welche Gegenbasen die DNA-Polymerasen zur jeweiligen Modifikation insertieren. Als DNA-Polymerasen wurden Pol ß, Dpo4 und KF(exo-) verwendet

Nucleotide insertion and bypass synthesis of pyrene- and BODIPY-modified oligonucleotides by DNA polymerases

The chromophores pyrene and bordipyrromethenylbenzene directly linked to the 5-position of uridine are tolerated and recognized as thymine derivatives by DNA polymerases in primer extension experiments

Business Chemistry: The successful establishment of an interdisciplinary field

The article presents the development of Business Chemistry at seven German and one Swiss universities. Besides highlighting the course of study in general and it's development, the respective universities present benefits but also specific challenges they had to face when introducing Business Chemistry. Followed by a short introduction of Business Chemistry itself, its development and the status quo, every university presented their individual perspectives on the course of study. Overall, the article should provide our readers with an overview of Business Chemistry and sensitize them for the differences in the study programs, even though the courses of study were developed in ac cordance with all respective universities

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