Physikalische und zelluläre Einflussfaktoren auf das Konformationsgleichgewicht nicht-kanonischer DNS-Strukturen

Abstract

Desoxyribonukleinsäuren (DNS) bilden in vivo nicht nur die bekannte Doppelhelixstruktur aus, sondern auch verschiedene nicht-kanonische Konformationen. Hierzu gehören die in dieser Arbeit untersuchten G-Quadruplexe, i-Motive und Haarnadelstrukturen. Um Konformationsänderungen unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten, wurde auf die Einzelmolekül-Förster-Resonanzenergietransfer (smFRET)-Mikroskopie sowie die Circulardichroismus (CD)-Spektroskopie gesetzt. Ein großer Vorteil der smFRET-Mikroskopie ist die Unterscheidbarkeit gleichzeitig vorliegender verschiedener Konformationen, im Gegensatz zu gängigen Ensemblemethoden, bei welchen das Messsignal einen Mittelwert über die gesamte Probe darstellt. Die Untersuchungsbedingungen deckten hierbei verschiedene Bereiche biologischer Relevanz ab. Untersuchungen unter hohen hydrostatischen Drücken in Verbindung mit verschiedenen Osmolyten, bilden Teilaspekte der Anpassungsmechanismen von Tiefseeorganismen nach und erlauben Rückschlüsse auf thermodynamische Größen wie die molare Volumenänderung einer Konformationsänderung. Der Zusatz von α-Synuclein und Proteinaggregaten erforscht wiederum Mechanismen der Protein-DNS-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Krankheiten wie Parkinson und Lewis-Körper Demenz. Weiter konnten Erkenntnisse über die Effekte von flüssig-flüssig phasenseparierten Lösemittelumgebungen gewonnen werden, indem ein Modellsystem aus Polyethylenglykol (PEG) und Dextran genutzt wurde.