DNA-Sekundärstruktur als Code für biologische Information

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Ein wichtiges Werkzeug für die spezifische Wechselwirkung von DNA-Doppelsträngen mit Proteinen oder kleineren Molekülen ist die Ausbildung verschiedener Sekundärstrukturen. In DNA-Doppelsträngen wird die Ausbildung verschiedener Helixtypen, geknickter Duplexe, gekreuzter Oligomere, fehlgepaarter Nucleobasen und Schleifen für die Erkennung und Regulation benutzt. In diesem Zusammenhang sollen drei verschiedene Konzepte zur Stabilisierung von Z-DNA verfolgt werden: 1. Der isostere Ersatz von Guanosin-Einheiten, die in Z-DNA in der ungünstigen syn-Konformation vorliegen müssen, durch C-Nucleoside, die diese konformationelle Strafe nicht zahlen müssen; 2. Kovalente Überbrückung von Nucleobase und anomerem Zentrum zur Stabilisierung der syn-Konformation des Guanosins; 3. Zugabe eines Peptides, das sowohl eine unspezifische Wechselwirkung mit dem Rückgrat ausbildet als auch spezifisch die Alternanz von G-C- und C-G-Basenpaaren in Z-DNA durch Wasserstoffbrücken erkennt. Eine Ausweitung dieses Konzeptes auf die Stabilisierung von Z-DNA mit A-T Basenpaaren ist geplant. Es ist die Synthese weiterer modifizierter Nucleotide vorgesehen, die z.B. das sequenzspezifische Abknicken von DNA-Doppelsträngen oder die Ausbildung von Doppelsträngen mit DNA-Rückgrat basierend auf hydrophoben Effekten zum Ziel haben.