Künstliche Nucleasen - Spaltung von DNA und RNA durch Übergangsmetallkomplexe

Zirconium(IV)-Verbindungen zählen zu den aktivsten nicht-enzymatischen Reagentien für die Phosphodiester-Spaltung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Spaltung verschiedener Nucleinsäure-Substrate durch Zirconium-Salze und durch Zirconium-Komplexe untersucht. Die aktivierten Substrate Bis(p-nitrophenyl)phosphat (BNPP) und 2-Hydroxypropyl-p-nitrophenylphosphat (HPNP) werden durch Zirconium(IV) in schwach saurer Lösung mit hoher Geschwindigkeit gespalten. Unter optimalen Bedingungen läuft die Reaktion etwa 10^9-mal schneller ab als die Spontanhydrolyse. Während Zr(IV)-Salze bei neutralem pH-Wert Hydroxid-Niederschläge bilden, werden in Gegenwart bestimmter Chelatliganden homogene Lösungen erhalten. Mit carboxylathaltigen Liganden nimmt die Spaltungsgeschwindigkeit stark ab. Im Gegensatz dazu bleibt die Aktivität mit bestimmten Aminoalkoholen annähernd erhalten. Auch das DNA-Dinucleotid Thymidyly(3'-5')thymidin (TpT) und das RNA-Dinucleotid Uridinyl(3'?5')uridin (UpU) werden durch Zr(IV)-Verbindungen hydrolytisch gespalten. Die Aktivität vieler Enzyme wird durch allosterische Regulation gesteuert. In der Arbeit wurden dreikernige Metallkomplexe untersucht, die die ersten nicht-enzymatischen, allosterisch regulierten Katalysatoren repräsentieren. Ein strukturelles Metallion beeinflusst die Konformation des Katalysators und damit die Präorganisation von zwei funktionellen, an der Katalyse beteiligten Cu(II)-Ionen. Mit den mehrkernigen Komplexen wurden kinetische Untersuchungen zur HPNP-Spaltung durchgeführt. Die Aktivität hängt stark von der Art des strukturellen Metallions ab: Die höchste Reaktionsgeschwindigkeit erhält man mit Cu(II), dagegen ist mit Ni(II) und Pd(II) die Geschwindigkeit der Phosphodiester-Spaltung 3- bzw. 10-mal geringer.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2001

Author dc:creator

• Ott, Reina Kristina

Contributors dc:contributor

• Krämer, Roland

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http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/1773

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