Ionenselektive Guanin-Quadruplex-Faltung auf DNA-Origami- Strukturen

• Published in: Angewandte Chemie 2015-01, Vol.127 (2), p.683-687
• Main Authors: Olejko, Lydia, Cywinski, Piotr J., Bald, Ilko
• Format: Article
• Language: ger
• Subjects: Chemistry; DNA-Nanotechnologie; DNA-Origami; FRET; G-Quadruplexe
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.201409278

DNA‐Origami‐Nanostrukturen sind vielseitig anwendbare Hilfsmittel, die genutzt werden können, um Funktionalitäten mit hoher lokaler Kontrolle anzuordnen. Hier zeigen wir, dass DNA‐Origami‐Substrate genutzt werden können, um die Faltung bestimmter Guanin(G)‐Quadruplex‐Strukturen zu unterdrücken. Die Faltung von Telomer‐DNA zu G‐Quadruplexen in Gegenwart einwertiger Kationen (z. B. Na+ und K+) wird derzeit zur Detektion von K+‐Ionen genutzt, allerdings mit ungenügender Selektivität gegenüber Na+. Mithilfe von FRET zwischen zwei organischen Farbstoffen, die am 3′‐ und 5′‐Ende der Telomer‐DNA immobilisiert werden, zeigen wir, dass die G‐Quadruplex‐Faltung auf DNA‐Origami‐Strukturen in Gegenwart von Natriumionen sterisch gehindert wird. Dadurch stellt die an DNA‐Origami‐Strukturen gebundene Telomer‐DNA ein hochempfindliches und selektives Detektionssystem für Kaliumionen dar, sogar in Gegenwart hoher Natriumionenkonzentration. Right said FRET: Guanin(G)‐Quadruplexe werden auf dreieckigen DNA‐Origamis in Gegenwart von K+‐Ionen gebildet – sind aber Na+‐Ionen anwesend, wird die Bildung vollständig unterdrückt. Der Effekt wird durch FRET‐Messungen nachgewiesen und lässt sich auf die sterische Hinderung zurückführen, die durch die Origami‐Struktur induziert wird. Das System könnte für den selektiven K+‐Nachweis geeignet sein.