Innovation

Die weltweit erste kommerzielle DNA-Origami Anwendung

Die Kerninnovation hinter dem GATTAquant-Nanometerlineal besteht in der Anwendung eines ausgeklügelten nanotechnologischen Verfahrens, um einzelne Fluoreszenzfarbstoffe hochpräzise anordnen zu können. Diese, 2006 von Paul Rothemund am Caltech (Passadena, CA, USA) entwickelte nanotechnologische Methode nennt sich „DNA-Origami“ und ermöglicht die Verknüpfung (in diesem Fall auch „Faltung“ genannt) einzelner DNA-Stränge zu einer vorher programmierten Struktur, wobei die „Programmierung“ ausschließlich über die Wahl der Sequenzen der DNA-Stränge erfolgt.

DNA Innovation Origami^

Die sehr hohe Präzision der auf diese Weise hergestellten Strukturen wird von GATTAquant verwendet, um durch Kopplung von Farbstoffmolekülen an die DNA-Origami-Strukturen ein beliebig einstellbares hochdefiniertes Fluorophor-Anordnungsmuster zu erzeugen. Im konkreten Fall der GATTAquant-Nanometerlineale werden nun Farbstoffmoleküle so angeordnet, dass diese in genau definierter Anzahl in einem exakt vorgegebenen Abstand zueinander stehen. Das Verfahren ist dabei so flexibel, dass problemlos verschiedene Nanometerlineale, die auf ihren jeweiligen Anwendungsfall optimiert sind, hergestellt werden können. Die hohe Parallelisierung der DNA-Origami-Technik ermöglicht dabei die millionenfache Platzierung von Nanometerlinealen auf einer einzelnen GATTAquant-Probe.

Das DNA Origami Konzept

Das Grundgerüst der DNA-Origami-Struktur ist ein, etwa 8000 Basen langer, zirkulärer DNA-Faden, der sogenannte „Scaffold-Strang“, welcher aus einem Bakteriophagen gewonnen wird.

Durch Hinzugabe zahlreicher kurzer DNA-Stücke, der sogenannten „Staple-Stränge“, welche komplementäre Sequenzen zu definierten Abschnitten des Scaffold-Stranges aufweisen, können ausgewählte Stellen des Scaffolds miteinander verknüpft werden.

Diese Verknüpfung läuft unter den richtigen Bedingungen als Selbstassemblierungs-prozess automatisch und milliardenfach parallel im Reaktionsgefäß ab.

Durch geschickte Wahl der Staple-Stränge kann der Scaffold-Strang somit in jede beliebige Form „gefaltet“ werden. Die „molekulare Programmierung“ der gewünschten Form geschieht dabei ausschließlich über die freieinstellbaren DNA-Sequenzen der Staples. Die fertige Struktur wird in Anlehnung an die gleichnamige Papierfaltkunst als „DNA-Origami-Struktur“ bezeichnet.

Die Tatsache, dass für jeden verwendeten Staple-Strang dessen genaue Zielposition in der fertigen DNA-Origami-Struktur vorher bekannt ist, wird nun von GATTAquant genutzt, um Farbstoffmoleküle exakt auf dem Origami zu platzieren. Dafür werden die entsprechenden Staples, bevor sie in das Reaktionsgefäß gegeben werden, einfach chemisch mit dem gewünschten Farbstoff markiert.

Diese Innovation erlaubt die Nutzung der DNA-Origami-Struktur als „molekulares Steckbrett“ zur definierten Anordnung von Farbstoffmolekülen im Nanometerbereich. Erst dadurch werden die hohe Flexibilität und Präzision der GATTAquant-Produkte möglich.

Kontakt

GATTAquant GmbH
Am Schlosshof 8
DE-91355 Hiltpoltstein

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Fax: +49 9192 243 99 89

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