DNA-architectures for proteins

Mittels struktureller DNA-Nanotechnologie lassen sich heute eine Vielzahl 2- und 3-dimensionaler Nanoobjekte jeglicher Größe und Geometrie herstellen. Trotz dieser Fortschritte existiert bisher jedoch nur eine enttäuschend kleine Anzahl an Praxisanwendungen der DNA-Nanotechnologie. Diese offen-sichtliche Diskrepanz beruht auf dem Mangel an geeigneten funktionalen DNA-Nanostrukturen. In diesem Projekt sollen speziell entworfene DNA-Nanoröhren für die funktionale Verkapselung medizi-nisch relevanter Proteine entwickelt werden, wie z.B. der DegP-Chaperon-Protease. Dabei soll die DNA-Origami-Methode zum Aufbau der DNA-Nanoröhren verwendet werden, welche eine vollständige Kontrolle über die Dimensionalität wie auch eine nanometer-genaue Modifizierung der Oberfläche von DNA-Nanoobjekten emöglicht. Die innere Kavität der DNA-Nanoröhre soll mit DegPErkennungs- und Aktivierungssequenzen funktionalisiert werden, so dass zum ersten Mal eine gleichzeitiges „Einfangen“ und allosterisches Aktivieren eines Proteins in einem DNA-Käfig möglich wird. Wir erwarten, dass der hieraus resultierende DNA-Protein-Komplex nicht nur proteolytische und Chaperonaktivitäten zeigt, sondern darüber hinaus weitere „symbiotische“ Eigenschaften wie z.B. Proteinstabilität und veränderte allosterische Regulation mit Relevanz für Anwendungen in Biomedizin und Nanobiotechnologie aufweist. Eine orthogonale Modifizierung der äußeren Oberfläche der DNANanoröhre, z.B. mit Lipiden, Antikörpern oder auch Fluorophoren kann darüber hinaus zur Feinregulierung der spezifischen Eigenschaften der DNA-Protein-Konjugate verwendet werden. Das vorliegende Projekt legt somit die Grundlage für die Entwicklung gänzlich neuartiger hybrider Biopolymere mit Anwendungen als Drug Delivery- oder Cell Targeting Systeme oder als funktionale Bausteine für die Materialwissenschaft.

Antragssteller

Technische Universität Dortmund: Dr. Barbara Saccà, Prof. Dr. Christof M. Niemeyer (FB Chemie);
Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Markus Kaiser, Prof. Dr. Michael Ehrmann (Zentrum f. Medizinische Biotechnologie)

Förderlinie: Projektförderung
Fördersumme: 203.130 Euro
Laufzeit: 01.10.2011 – 31.05.2013

Ansprechpartner

Dr. Barbara Saccà
Technische Universität Dortmund
Chemische Biologie
Otto-Hahn-Straße 6
44227 Dortmund

Telefon: 0231-7557098
barbara.sacca (at) tu-dortmund(dot)de