Kettenhemd aus synthetischer DNA
Strukturen halten hohen Temperaturen sowie chemischer und enzymatischer Behandlung stand.
Kleine DNA-Einzelstränge können sich selbstständig zu Nanostrukturen zusammenlagern. Wissenschaftler eines internationalen Teams unter Beteiligung der Uni München haben solche Oligonucleotide jetzt nicht nur zu DNA-Nanoröhren zusammengefügt, sondern diese auch durch interne Ringbildung stabilisiert. Die wie ein Kettenhemd aufgebauten DNA-Catenan-Strukturen halten sowohl hohen Temperaturen als auch chemischer und enzymatischer Behandlung stand.
Abb.: Schematische Darstellung der Herstellung eines DNA-Kettenhemds. (Bild: VCH-Wiley)
Catenane sind sich gegenseitig durchdringende Ringe, die ein robustes Gerüst bilden können – wie Kettenglieder in einer Ritterrüstung. Eine natürliche Catenan-Struktur von DNA liegt beispielsweise in der Kinetoplasten-DNA des Geißeltierchen Trypanosoma vor. Valentina Cassinelli und ihre Kollegen haben nun ein sechs Helices überspannendes DNA-Bündel aus 24 Einzel-Nucleotiden aus DNA-Kacheln, hergestellt durch DNA-Origami, zusammengesetzt. In das Helixbündel führten sie durch effiziente Klickchemie Catenan-Strukturen ein – und verwandelten die Röhre so in ein zylinderförmiges Kettenhemd.
Anders als die unstabilisierte Struktur überstanden die Catenanringe sowohl Hitzebehandlung als auch Ausfällung und Exonuclease-Abbau. Nach und nach erweiterten Cassinelli und ihre Kollegen die Zahl der Catenane, bis schließlich alle 24 Oligonucleotide im Helixbündel in Catenan-Struktur verbunden waren. Dieses DNA-Kettenhemd zeigte eine deutlich höhere Schmelztemperatur als nur zusammengelagerte Strukturen, war also viel widerstandsfähiger.
Solche DNA-Nanostrukturen können in Technologien von der Elektronik und Nanooptik bis hin zur Nanomedizin und in der Diagnostik zur Anwendungen kommen, wie zum Beispiel für den Wirkstofftransport zum Zielorgan.
Wiley-VCH / RK
