Präzise Abstandsmessung in DNA-G-Quadruplex-Paaren
- Neues aus der Fakultät 2020
© Kasanmascheff / Clever / TU Dortmund
DNA-G-Quadruplexe haben wichtige biologische Funktionen und werden als vielversprechendes Ziel von Wirkstoffen, z.B. gegen Krebs, untersucht. In interdisziplinärer Zusammenarbeit konnte in den Laboren von Prof. Guido Clever und Jun.-Prof. Müge Kasanmascheff, beide TU Dortmund, eine Methode entwickelt werden, um präzise Abstände in G-Quadruplex-Paaren mit und ohne gebundene Wirkstoffkandidaten zu messen. Die bemerkenswerte Genauigkeit der Methode erlaubt die Aufklärung der Struktur solcher DNA-Gebilde sowie den Nachweis darin eingelagerter Moleküle.
Die DNA des Menschen liegt hautsächlich als verdrillter Doppelstrang vor, es gibt aber auch eine viersträngige Variante (sogenannte "G-Quadruplexe"), die sich aus Guanin-reichen Sequenzen zusammensetzt und einem säulenartigen Stapel gleicht. Für diese wurden in den letzten Jahren mehr und mehr biologische Funktionen und medizinische Relevanz entdeckt. Um die Rolle dieser G‑Quadruplexe im Körper zu verstehen, muss deren Aufbau und Struktur aufgeklärt werden. Dies ist eine herausfordernde Aufgabe, da diese speziellen DNA-Formen eine hohe strukturelle Diversität aufweisen. Sind räumlicher Aufbau und biologische Funktion solcher DNA-Varianten bekannt, können gezielt Moleküle entwickelt werden, die an diese G-Quadruplexe binden und deren Funktion beeinflussen. Da G-Quadruplexen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung verschiedener Krebsarten, aber auch bei HIV und Malaria, zugeschrieben wird, haben DNA-bindende Moleküle das Potenzial als Wirkstoffe Einsatz in der Medizin zu finden.
Bekannt ist zudem, dass G-Quadruplexe auch höhergeordnete Strukturen ausbilden können. Beispielsweise können sie sich paarweise zusammenlagern und sogenannte „Dimere“ bilden. Wenn sich kleine, üblicherweise flache Moleküle in dieses Dimer einlagern, spricht man von der Ausbildung von „Sandwich-Strukturen“. Der Nachweis und die räumliche Vermessung dieser Nanometer-großen Dimer- und Sandwichstrukturen ist schwierig. In enger Kooperation ist es nun den Dortmunder Gruppen um Jun.-Prof. Müge Kasanmascheff und Prof. Guido Clever gelungen, durch gezielten Einbau von Kupfer-Ionen in chemisch-modifizierte DNA-G-Quadruplexe eine Methode zu entwickeln, um solche Verbindungen in nie dagewesener Genauigkeit in Lösung zu vermessen. Dabei kam die EPR-Spektroskopie zum Einsatz, die den Abstand zwischen ungepaarten Elektronen der Kupfer-Ionen in den beiden Hälften des G-Quadruplex-Stapels messen kann. In Wasser eigentlich unlösliche, kleine Moleküle konnten dann in die gelösten G-Quadruplex-Dimere eingelagert werden, worauf hin sich der Abstand zwischen den Kupferkomplexen auf charakteristische Weise vergrößert. Dank der festen und starren Bindung der Kupferkomplexe in den G‑Quadruplexen konnten dabei bemerkenswert präzise Abstände bestimmt werden.
Die Arbeiten wurden im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Exzellenzclusters RESOLV durchgeführt und nun in einer als „Very Important Paper“ ausgezeichneten open access Publikation in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht. Die vorgestellte Methode eignet sich besonders zur genauen Strukturaufklärung dieser speziellen DNA-G-Quadruplexe und verspricht in Zukunft bei der Suche nach potenziell pharmakologisch wirksamen Substanzen helfen zu können.
Original Publikation:
“Precise Distance Measurements in DNA G‐Quadruplex Dimers and Sandwich Complexes by Pulsed Dipolar EPR Spectroscopy”
L. M. Stratmann, Y. Kutin, M. Kasanmascheff, G. H. Clever, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, accepted, DOI: 10.1002/anie.202008618 (VIP Paper)
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008618
Kontakt | Prof. Dr. Guido Clever Fakultät für Chemie und Chemische Biologie | JProf. Dr. Müge Kasanmascheff |
Tel. | +49 231 755 8677 | +49-231 755 3743 |
guido.clever@tu-dortmund.de | muege.kasanmascheff@tu-dortmund.de | |
Web | ||
Suche & Personensuche
Kalender
Zur VeranstaltungsübersichtAuslage der Dissertation von Herrn Àlvaro Muñoz López
Auslage der Dissertation von Frau Maiju Myllys
Promotionsprüfung von Frau Birte Weyers
Promotionsprüfung von Frau Janina Niggenaber
Promotionsprüfung von Herrn Álvaro Muñoz López
Anfahrt & Lageplan
Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.
Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.
Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.
Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.