Superaufgelöste Abstandsmessungen auf DNA-Origami-Strukturen in Abhängigkeit der Magnesiumkonzentration

Forschungsarbeit aus dem Jahr 2013 im Fachbereich Chemie - Organische Chemie, Note: 1,0, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Sprache: Deutsch, Anmerkungen: Die Arbeit beinhaltet die Verhaltensweise von unterschiedlichen DNA-Origamis in verschiedenen Medien. , Abstract: Im Mittelpunkt der Studienarbeit steht die DNA (eng. deoxyribonucleic acid).
Diese kommt als Träger der Erbinformationen in Zellen vor und besitzt
komplementäre Basenpaare von Cytosin und Guanin sowie Thymin und
Adenin, welche aufgrund der Watson-Crick Wechselwirkungen eine Helix-
Konformation bilden.
Diese Tatsache wird ausgenutzt, um DNA-Origamis mit speziellen Geometrien,
wie z.B. Rechteckformen oder Stränge herzustellen. Der Entwickler
dieser DNA-Origamis war P.W.K. Rothemund. Für diese DNA-Origamis
werden verschiedene Grundgerüste ausgewählt, welche die Eigenschaft
besitzen mit kleineren DNA-Brüchstücken die gewünschten DNA-Origamis zu
bilden. Die Wahl der einzelnen Bestandteilen wird durch das von Shawn
Douglas entwickelte Computerprogramm caDNAno übernommen.
Die Studienarbeit befasst sich mit der Lokalisierungsmethode dStorm (direct
stochastic optical reconstruction microscopy) und den Abständen der Fluoreszenzfarbstoffmarkierungen,
welche von der Magnesiumkonzentration abhängig
sind, an den DNA-Origamis 12-Helix-Bundle und NRO (new rectangular
origami) mit Hilfe eines TIRF-(total internal reflection fluorescence) Mikroskopes.
Dabei spielt die Magnesiumkonzentration eine wesentliche Rolle für
die räumliche Ausrichtung des DNA-Origamis durch auftretende Wechselwirkungen
mit den Phosphatresten.
Die Abstandsmessungen der Fluoreszenzfarbstoffmarkierungen in Abhängigkeit
der Magnesiumkonzentration bestätigen die Vermutung, dass sich die
Biegung des 12-Helix-Bundles-Origamis mit steigender Magnesiumkonzentration
vermindert, wodurch der gemessene Abstand größer wird.
Jedoch wurde bei der Wahl kleinerer Konzentrationsabstufungen ein starke
Abweichung beobachtet, welche bislang nicht zu erklären ist. Ebenfalls
konnte bei der Messung des NRO-Origamis ein deutlicher Einfluss der Magnesiumkonzentration beobachtet, trotz des Versuchs, diesen mit Hilfe
zusätzlicher Biotinanker zu unterbinden.