Die Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist eine der wichtigsten Substanzen überhaupt: Da die genetische Information aller lebender Organismen in ihrer Struktur kodiert wird, ist sie das Molekül des Lebens 1,2 . Beim Menschen besteht das komplette Genom aus etwa 300,000 Genen auf insgesamt 24 Chromosomen 3 . Jedes Gen kodiert dabei ein bestimmtes Protein, das nach seiner Expression via Transkription und Translation eine bestimmte biochemische Aufgabe in der lebenden Zelle ausübt. Mutationen, d. h. Veränderungen der DNA Sequenz, können in klinisch manifesten Krankheitsbildern resultieren, indem sie zur Expression von Proteinen führen, die eine veränderte biochemische Aktivität zeigen, oder in einigen Fällen diese sogar komplett verlieren. Man unterscheidet verschiedene Arten von Mutationen; diese umfassen Nukleotiddeletion, -insertion oder -austausch (d.h. Punktmutation).
Mehr als 3,000 genetisch bedingte Krankheiten sind inzwischen bekannt 4 , darunter z.B. Alzheimer 5 , Mukoviszidose (zystische Fibrose 6,7,8 ), sowie bestimmte Arten der Hämophilie oder der Muskeldystrophie 9 . Neben vererbbaren Krankheiten, die auf die Mutation bestimmter Gene zurückzuführen sind, können auch bestimmte Geburtsfehler auf chromosomalen Abnormalitäten beruhen wie z.B. die recht verbreitete Trisomie 21 (eines von 700 Lebendgeborenen betroffen) oder das auf einer Aneuploidie der Geschlechtschromosomen beruhende Klinefelter-Syndrom (XXY, einer von 590 lebendgeborenen Männern). Darüber hinaus gibt es zunehmend Hinweise, daß das Vorhandensein bestimmter DNA-Sequenzen ein Individuum für eine Reihe von Krankheiten besonders prädisponieren kann. So zum Beispiel für Diabetes, Arteriosklerose, Obesitas, eine Reihe von Autoimmunkrankheiten und auch verschiedene Krebsarten wie z.B. Brust-, Gebärmutter- und Lungenkrebs.
Die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Genoms ist die Basis, um die Ursachen solcher Krankheiten, die auf genetischen Defekten beruhen, zu verstehen. Dieser enormen Herausforderung für die Naturwissenschaft stellen sich zahlreiche Forschungsgruppen auf der ganzen Welt, die ihre Bemühungen im Rahmen des sogenannten humanen Genom-Forschungsprogramms (Humane Genome Project, HUGO 10,11,12 ) institutionalisiert haben.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Wachsende Bedeutung der DNA-Analytik
- Nachteile klassischer Methoden der DNA-Analytik
- MALDI-TOF Massenspektrometrie zur Analyse von Biomolekülen
- Massenspektrometrie von Nukleinsäuren
- Problemstellung
- Ergebnisse und Diskussion
- Einführung
- Das Pyrrolo[2,3-d]pyrimidinsystem
- Biologische Bedeutung
- Nomenklatur
- Synthese von 7-Deaza-2'-desoxyguanosin und 7-Deaza-2'-desoxyadenosin
- Darstellung der Aglykone
- Synthese geeigneter Akzeptoren für Glykosidierungsreaktionen
- Synthese von Glykosyldonoren
- Glykosidierungsreaktionen
- Abspaltung der Schutzgruppen aus den Glykosidierungsprodukten
- Chemische Festphasensynthese von Oligodesoxynukleotiden
- Die Phosphoamiditmethode
- Darstellung von Monomeren für die DNA-Synthese.
- Benzoyl- und Isobutyryl-Gruppe als exozyklische Aminoschutzgruppen.
- Aminogruppen
- 4-tert-Butylphenoxyessigsäure als Schutzgruppe für exozyklische Aminogruppen
- Festphasengebundene Synthese modifizierter Nukleinsäuren
- Enzymatische Darstellung modifizierter Nukleinsäuren
- Die Polymerasekettenreaktion
- Wahl von Primer-Template-Systemen für die PCR.
- Wahl einer geeigneten DNA-Polymerase für die PCR
- Erfolgreicher Einbau der modifizierten Triphosphate
- Synthese von 7-Deaza-2'-desoxyguanosin und 7-Deaza-2'-desoxyadenosin
- Chemische Festphasensynthese von Oligodesoxynukleotiden
- Enzymatische Darstellung modifizierter Nukleinsäuren
- Anwendung der MALDI-TOF Massenspektrometrie zur Analyse von modifizierten Nukleinsäuren
- Entwicklung neuer Methoden zur Verbesserung der Analytik von Nukleinsäuren
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Dissertation befasst sich mit der chemischen und enzymatischen Synthese modifizierter Nukleinsäuren. Das Ziel der Arbeit ist es, neue Methoden zur Darstellung modifizierter Nukleinsäuren zu entwickeln, die sich für die Analyse mit Hilfe der MALDI-TOF Massenspektrometrie eignen.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in die Thematik der DNA-Analytik ein und erläutert die wachsende Bedeutung dieses Forschungsgebietes. Anschließend werden die Nachteile klassischer Methoden der DNA-Analytik beschrieben und die Vorteile der MALDI-TOF Massenspektrometrie für die Analyse von Biomolekülen aufgezeigt.
Das Kapitel "Ergebnisse und Diskussion" konzentriert sich auf die Synthese von 7-Deaza-2'-desoxyguanosin und 7-Deaza-2'-desoxyadenosin sowie deren Einbau in Oligodesoxynukleotide. Die Arbeit beschreibt sowohl die chemische Festphasensynthese als auch die enzymatische Darstellung modifizierter Nukleinsäuren. Es werden verschiedene Aspekte der Synthesemethoden detailliert behandelt, wie z. B. die Wahl von Schutzgruppen und die Optimierung der Reaktionsbedingungen.
Schlüsselwörter
Die Dissertation behandelt die Synthese und Analyse modifizierter Nukleinsäuren, wobei der Fokus auf der Verwendung von MALDI-TOF Massenspektrometrie liegt. Die Arbeit beinhaltet wichtige Themen wie die Synthese von 7-Deaza-2'-desoxyguanosin und 7-Deaza-2'-desoxyadenosin, die Festphasensynthese von Oligodesoxynukleotiden, die enzymatische Darstellung modifizierter Nukleinsäuren und die Anwendung der MALDI-TOF Massenspektrometrie in der Analytik.
- Arbeit zitieren
- Dr. Carsten Siegert (Autor:in), 1999, Chemische und enzymatische Synthese modifizierter Nukleinsäuren für die Analytik mit Hilfe der MALDI-TOF Massenspektrometrie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/25015
