Computergestütztes Moleküldesign für DNA-Motive für Anwendungen in der DNA-basierten Selbstorganisation und den Nanostrukturwissenschaften

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Die DNA-vermittelte Organisation molekularer und kolloidaler Komponenten spielt eine Schlüsselrolle in der DNA-basierten Selbstorganisation wie auch dem DNA-Computing. Von zentraler Bedeutung für die Effizienz der supramolekularen Selbstorganisation sind die Vermeidung von Kreuzhybridisierungen und unerwünschten Sekundärstrukturen der beteiligten DNA-Moleküle, die darüber hinaus eine einheitliche Hybridisierungseffizienz aufweisen müssen. Ziel dieses interdisziplinären Projekts ist die Entwicklung und Evaluierung einer Software zum Design von DNA-Sequenzen, die als Bausteine für die Selbstorganisation verwendbar sind. In Vorarbeiten erstellte Programme sollen für den Entwurf komplexerer Bausteine erweitert und bzgl. ihrer Erfolgswahrscheinlichkeit optimiert werden. Die Eignung mehrkriterieller Evolutionärer Algorithmen für das Sequenzdesign soll untersucht werden. Die Entwurfsalgorithmen werden iterativ anhand von mehreren Anwendungsbeispielen verfeinert, mit denen die tatsächliche Qualität der in s/ffco entworfenen Moleküle in vitro überprüft wird. Hierbei handelt es sich um die Herstellung von zweidimensionalen Arrays aus sogenannten Double-Crossover-Motiven, und die Verwendung solcher Arrays für die reversible Immobilisierung von Protein- und Nanopartikel-DNA Konjugaten.