ISBN 978-3-8439-3436-7

978-3-8439-3436-7, Reihe Organische Chemie

Mario Jauker
Enzymfreie Reaktionen von Ribonukleotiden und Aminosäuren

103 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wurden Bedingungen für die in situ Aktivierung von Ribonukleotiden für enzymfreie, templatgesteuerte RNA-Primerverlängerungsreaktionen untersucht. Diese Reaktion könnte eine zentrale Rolle für die Entstehung des Lebens gespielt haben. Primerverlängerungsreaktionen konnten in der Vergangenheit nur mit präaktivierten Nukleotiden durchgeführt werden. Bisher waren Versuche, Aktivierung und Primerverlängerungsreaktion in derselben Lösung durchzuführen, erfolglos geblieben.

Als Aktivierungsreagenz wurde 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid (EDC) gewählt. Aus einem Screening verschiedener Heterozyklen ging 1-Ethylimidazol als vielversprechendster Organokatalysator hervor. Eine Optimierung der Reaktionsbedingungen führte zu einem wässrigen Puffersystem aus HEPES und MgCl2 bei pH = 7,5 und 0 °C. Schließlich konnte jedes der vier Nukleotide erfolgreich aktiviert, und in einer templatgesteuerten Primerverlängerungsreaktion umgesetzt werden. Es wurde dabei jeweils über 90 % verlängerter Primer nachgewiesen. Es zeigte sich, dass die Bedingungen auch geeignet sind, templatfreie Oligomerisierung von Ribonukleotiden zu induzieren. Oligomere aus bis zu 9 AMP Resten konnten nachgewiesen werden, wenn eine Lösung aus AMP unter den optimierten Bedingungen umgesetzt wurde. Aus Nukleotidmischungen wurden Copolymere erhalten, wobei AMP am häufigsten eingebaut wurde. Weitere Experimente zeigten, dass Oligomerisierung und templatgesteuerte Primerverlängerungsreaktion gleichzeitig im selben Reaktionsmedium ablaufen können.

In einem anderen verwandten Projekt in der hiesigen Arbeitsgruppe wurde gezeigt, dass auch die Verknüpfung von Aminosäuren unter den gefundenen Bedingungen induziert wird. In dieser Arbeit wurde im selben Reaktionsmedium die Verknüpfung von N-Acetylglycin und Phenylalaninethylester, die Oligomerisierung von Nukleotiden und effiziente templatgesteuerter Primerverlängerung induziert. Zusätzlich wurde die Bildung einer Verbindung beobachtet, bei der eine geschützte Aminosäure kovalent über ein Phosphorsäureamid mit einem Oligonukleotidrest verknüpft ist. In Experimenten mit AMP, UMP Glycin und Phenylalanin konnten gemischte Peptido-RNAs mit jeweils bis zu fünf Aminosäure- und Nukleotidresten erhalten werden. Peptido-RNA ist im Zusammenhang mit enzymfreier RNA-abhängiger Peptidsynthese von Interesse.