Authors:	Domingo, Olwen Charlotte
Title:	Investigations into the effect of nucleoside modifications on the physicochemical properties and biological function of DNA and RNA
Online publication date:	30-Oct-2013
Year of first publication:	2013
Language:	english
Abstract:	This thesis explores the effect of chemical nucleoside modification on the physicochemical and biological properties of nucleic acids. Positional alteration on the Watson-Crick edge of purines and pyrimidines, the â C-Hâ edge of pyrimidines, as well as both the Hoogsteen and sugar edges of purines were attempted by means of copper catalyzed azide-alkyne cycloaddition. For this purpose, nucleic acid building blocks carrying terminal alkynes were synthesized and introduced into oligonucleotides by solid-phase oligonucleotide chemistry. rnOf particular interest was the effect of nucleoside modification on hydrogen bond formation with complementary nucleosides. The attachment of propargyl functionalities onto the N2 of guanosine and the N4 of 5-methylcytosine, respectively, followed by incorporation of the modified analogs into oligonucleotides, was successfully achieved. Temperature dependent UV-absorption melting measurements with duplexes formed between modified oligonucleotides and a variety of complementary strands resulted in melting temperatures for the respective duplexes. As a result, the effect that both the nature and the site of nucleoside modification have on base pairing properties could thus be assisted. rnTo further explore the enzymatic recognition of chemically modified nucleosides, the oligonucleotide containing the N2-modified guanosine derivative on the 5â -end, which was clicked to a fluorescent dye, was subjected to knockdown analyses of the eGFP reporter gene in the presence of increasing concentrations of siRNA duplexes. From these dose-dependent experiments, a clear effect of 5â -labeling on the knockdown efficiency could be seen. In contrast, 3â -labeling was found to be relatively insignificant.rn Derivatisierungen von Nukleinsäuren haben deutliche Effekte auf deren Strukturen und Funktionen. Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Auswirkung chemischer Modifikationen von Basen auf die physikochemischen und biologischen Eigenschaften von DNA und RNA. Insbesondere wurden eine positionsspezifische Derivatisierungen der Watson-Crick-Edge von Purinen und Pyrimidinen, der â C-Hâ -Edge von Pyrimidinen, sowie der Hoogsteen- und der Sugar-Edge von Purinen durchgeführt. Terminale Alkine wurden an verschiedenen Positionen der Nukleoside eingeführt, um CuAAC-Reaktionen zu ermöglichen.rnDer Effekt von Nukleosidmodifikationen auf die Wasserstoffbrückenbildung zu komplementären Nukleosiden wurde betrachtet. Ein Propargylrest wurde am N² von Guanosin bzw. N4 von 5-Methylcytosin eingebracht und die modifizierten Basen nachfolgend in Oligonukleotidsynthesen verwandt. Der Einfluss der Guanosinmodifikation am 5â -Ende eines siRNA-Strangs, sowie des Cytosinderivats an verschiedenen Positionen eines DNA-Stranges wurde hinsichtlich der Basenpaarungseigenschaften evaluiert. Schmelzpunkte von Duplexen mit verschiedenen komplementären Strängen haben gezeigt, dass die Guanosinmodifikation am 5â -Ende keinen deutlichen Einfluss auf Thermostabiliät des Duplexes hat. Dagegen hat die Anwesenheit der Methylgruppe an Position fünf des Cytidinderivats einen signifikanten Einfluss auf dessen Basenpaarungsverhalten, auch wenn die eigentliche Modifikation sich an Position vier befindet.rnZur Eruierung der enzymatischen Erkennung chemisch modifizierter Nukleoside wurde zusätzlich ein Oligonukleotid, welches das N²-modifizierte Guanosinderivat am 5â -Ende enthält und mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurde, einer Knockdown-Analyse bzgl. des eGFPâ Reportergens unterzogen. Basierend auf diesen Experimenten konnte bei der 5â -Markierung, im Gegensatz zur 3â -Markierung ein deutlicher Effekt auf die IC50-Werte festgestellt werden.rn
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1764
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-35445
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	153 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen