Kontakt

Profile_image

Claudia Höbartner

Professorin an der Georg-August-Universität
Telefon:+49 551 201-1685

Claudia Höbartner

Nukleinsäurechemie

Die Nukleinsäuren Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) erfüllen weit mehr als die ihnen traditionell zugeschriebenen Aufgaben der Speicherung und Übertragung der genetischen Information. Mit der Entdeckung der katalytischen Eigenschaften von RNA-Molekülen, sogenannter Ribozyme, und der Erkenntnis, dass RNA in vielfältiger Weise auch entscheidend an der Steuerung der Genexpression beteiligt ist, geriet das vereinfachte Bild der Aufgabenteilung von Nukleinsäuren und Proteinen ins Wanken. Dass nicht nur Ribozyme, sondern auch künstliche DNA-Enzyme (Desoxyribozyme) chemische Reaktionen beschleunigen können, hat das Wissen über katalytische Nukleinsäuren auf eine noch breitere Basis gestellt.

Wir interessieren uns für die Chemie und Biochemie von RNA und DNA und legen unseren Schwerpunkt auf die Untersuchung von Funktionen und Strukturen katalytisch aktiver Nukleinsäuren.

Informationsspeicher mit Zusatzqualifikation

Desoxyribozyme sind katalytisch aktive DNA-Sequenzen, die künstlich hergestellt wurden, in der Natur bisher aber nicht nachgewiesen werden konnten. Seit dem ersten Bericht über ein Desoxyribozym im Jahr 1994 wurde eine Vielzahl katalytisch aktiver DNA-Enzyme identifiziert. Einige DNA-Enzyme werden bereits sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der angewandten Forschung eingesetzt, obwohl über die molekularen Details ihrer komplexen dreidimensionalen Strukturen und den Mechanismus der DNA-Katalyse noch sehr wenig bekannt ist. Unter anderem wird auch über den möglichen Einsatz als nukleinsäurebasierte Medikamente geforscht. Außerdem finden DNA-Enzyme Anwendung als alternative Biosensoren.

Katalyse durch DNA: Wie funktioniert das?

Unsere obersten Ziele sind es einerseits, die noch verborgenen Möglichkeiten auszuschöpfen, die DNA zur Katalyse chemischer und biochemischer Reaktionen bietet, und andererseits, die DNA-Enzyme als nützliche Werkzeuge in der Forschung einzusetzen. Wir befassen uns mit fundamentalen mechanistischen Fragen zur DNA-Katalyse und analysieren dazu die Strukturen und Funktionen verschiedener Klassen von Desoxyribozymen mit unterschiedlichen chemischen, biochemischen und biophysikalischen Methoden. In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns auch mit der Entwicklung von einfachen und verlässlichen Methoden zur Identifizierung bestimmter DNA-Merkmale, die für die Katalyse unverzichtbar sind. Außerdem untersuchen wir die mögliche Bandbreite DNA-katalysierter Reaktionen in bisher vernachlässigten Bereichen.

Die Erkenntnisse aus unseren Untersuchungen sollen zu einem breiteren Verständnis der DNA-Katalyse beitragen und könnten für die Entwicklung verbesserter Biokatalysatoren von Nutzen sein.

Versteckte Reporter: über die Bedeutung chemisch modifizierter RNA

Die Grundlage für die vielfältigen Funktionen der RNA liegt in ihrer Fähigkeit, unterschiedlichste Strukturen einnehmen und schnell zwischen alternativen Faltungen wechseln zu können. Wie solche Strukturänderungen auf molekulare Ebene verlaufen ist unzureichend bekannt. Viele biochemische und biophysikalische Methoden, die zur Aufklärung von RNA-Faltungs- und Erkennungsmechanismen zur Verfügung stehen, sind abhängig von der Anwesenheit bestimmter chemischer Markierungen für die Signaldetektion. Beispiele dafür sind spezielle Chromophore für die Fluoreszenspektroskopie, schwere Isotope für die NMR-Spektroskopie, paramagnetische Gruppen für die EPR-Spektroskopie oder auch schwere Atome für die Lösung des Phasenproblems in der Kristallographie. Mithilfe der chemischen Synthese von Nukleinsäuren können solche „Reporter“ positionsspezifisch in RNA und DNA eingebaut werden. Weitere Schwerpunkte unserer Arbeit liegen deshalb auch auf der chemischen Synthese modifizierter Bausteine für Nukleinsäuren sowie deren Anwendung zur Untersuchung von RNA-Strukturen. 

 
loading content