Funktionalisierte Oligonukleotide - Fluoreszenzsonden, Metallkomplex-Konjugate und Ladungstransfer - University of Regensburg Publication Server

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	14 June 2012
Referee:	Prof. Dr. Hans-Achim Wagenknecht and Prof. Dr. Oliver Reiser
Date of exam:	10 June 2011
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Organische Chemie > Alumni or Retired Professors > Arbeitskreis Prof. Dr. Hans-Achim Wagenknecht
Keywords:	DNA, Oligonukleotide, oligonucleotides, Fluoreszenz, fluorescent labels, DNA-Konjugate, metal mediated base pair, Ladungstransfer, charge transfer, Terpyridin, Hydroxychinolin, Bodipy, Aminopyren
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	21219

Abstract (German)

Der erste Teil dieser Dissertation beschäftigt sich mit der Fluoreszenzmarkierung von Oligonukleotiden. Dabei wurden drei unterschiedliche Fluorophore mit großen Stokes-Verschiebungen postsynthetisch mittels „Klick-Chemie“ an Oligonukleotide geknüpft und ihre optischen Eigenschaften sowie ihre Eignung für FRET-Systeme untersucht. Außerdem konnte ein Bodipy-Basensurrogat mit sehr großer Helligkeit ...

Abstract (German)

Der erste Teil dieser Dissertation beschäftigt sich mit der Fluoreszenzmarkierung von Oligonukleotiden. Dabei wurden drei unterschiedliche Fluorophore mit großen Stokes-Verschiebungen postsynthetisch mittels „Klick-Chemie“ an Oligonukleotide geknüpft und ihre optischen Eigenschaften sowie ihre Eignung für FRET-Systeme untersucht. Außerdem konnte ein Bodipy-Basensurrogat mit sehr großer Helligkeit entwickelt und dessen optische Eigenschaften in Oligonukleotiden untersucht werden. Zusätzlich wurden noch drei Nukleosidbausteine, welche sich zur postsynthetischen Anknüpfung an Oligonukleotide eignen, synthetisiert.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit Metallkomplex/DNA-Konjugaten. Es wurde ein neues Hydroxychinolin-Ligandosid synthetisiert und in Oligonukleotide integriert. Anschließend wurde die Ausbildung einer metallionenvermittelten Basenpaarung, sowie deren Einfluss auf die Duplexstabilität untersucht. Außerdem konnte die Verknüpfung mehrerer Oligonukleotid-Duplexe über interne und terminale Terpyridin-Liganden und deren Komplexierung mit unterschiedlichen Metallionen nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten auf diesem Gebiet waren dabei die Terpyridin-Liganden über eine starre Acetylen-Brücke an die 5 Position eines Uridins geknüpft, was im Prinzip eine elektronische Kopplung zwischen dem DNA-Basenstapel und den Terpyridin-Komplexen ermöglicht. Eine derartige Verknüpfung stellt einen wichtigen Schritt in Richtung elektronisch gekoppelter DNA-Konjugate dar.
Der dritte Teil dieser Dissertation befasst sich mit der Entwicklung neuer Donor-Akzeptor Systeme zur Untersuchung des DNA-vermittelten Ladungstransfers. Dazu wurde ein neuer nukleosidischer Elektronendonor auf Basis von 1-(N,N-Dimethylamino)pyren entwickelt und in Kombination mit drei verschiedenen Ladungstransferpartnern zur Untersuchung des DNA-vermittelten Ladungstransfers über unterschiedliche Distanzen hinweg eingesetzt. Zusätzlich zum Ladungstransfer über natürliche Basenpaare wurden auch Untersuchungen zu Ladungstransferprozessen über metallionenvermittelte Basenpaare vorgenommen.

Translation of the abstract (English)

The first part of this thesis focuses on fluorescent DNA labelling. Three different dyes with large apparent Stokes’ shifts were attached to oligonucleotides via postsynthetic click-type chemistry. Their optical properties as well as their applicability for FRET-systems were investigated. Furthermore a very bright Bodipylabel was developed as a DNA base surrogate and characterized in ...

Translation of the abstract (English)

The first part of this thesis focuses on fluorescent DNA labelling. Three different dyes with large apparent Stokes’ shifts were attached to oligonucleotides via postsynthetic click-type chemistry. Their optical properties as well as their applicability for FRET-systems were investigated. Furthermore a very bright Bodipylabel was developed as a DNA base surrogate and characterized in oligonucleotides by optical spectroscopy. Additionally three different DNA building blocks have been synthesized which can be used for postsynthetic DNA labelling.
In the second part, two different metal complex-DNA conjugates are described. A new hydroxyquinoline ligandoside was synthesized and incorporated into oligonucleotides. The formation of metal mediated base pairs and its influence on the duplex stability were investigated. Furthermore, the assembly of several oligonucleotide duplexes due to complexation of different metals by internal or terminal terpyridinde ligands has been achieved. In contrast to other reports in this field the terpyridine ligands were attached directly to the 5-position of a uridine using an acetylene bridge. In principle. this kind of linkage should allow an electronic coupling between the base stack and the terpyridine complex. Thus this represents a step towards electronically coupled DNA conjugates.
In the third part new donor-acceptor systems to investigate DNA-mediated charge transfer are discussed. A new nucleosidic electron donor based on 1-(N,N-dimethylamino)pyrene was developed. It was used in combination with different charge acceptors to investigate mainly DNA mediated electron transfer processes over various distances. In addition to charge transfer processes mediated by natural base pairs charge transfer trough metal-mediated base pairs has also been investigated. There are indications that metal ions promote photoinduced electron transfer.

Funktionalisierte Oligonukleotide -
Fluoreszenzsonden, Metallkomplex-Konjugate und Ladungstransfer

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