Promotie: DNA in the spotlight: visualization, quantification, and manipulation of DNA with small molecule intercalators

tot

Moleculair and celbiologisch onderzoek zijn niet meer denkbaar zonder fluoroforen voor het kleuren van nucleinezuren. Recent werd een breed spectrum aan fluoroforen ontwikkeld, die fluoresceren bij binding aan nucleïnezuur. Deze unieke eigenschappen worden in biologisch onderzoek gebruikt voor het kleuren van nucleïnezuren na in vitro scheiding in gels, in experimenten met enkele moleculen, en in de (levende) cel door middel van fluorescentiebeeldvorming.

Om een optimale beeldvorming te garanderen, is het van groot belang om de parameters van de binding te kennen. Hier presenteer ik drie onderzoeksprojecten die de moleculaire bindingsmechanismen tussen verschillende kleurstoffen en DNA onderzoeken, hoe binding de fotofysica en fotochemie van de kleurstoffen beïnvloedt, en op hun beurt de structurele en mechanische eigenschappen van DNA.

In het eerste deel bespreek ik de fluorescente kleurstof SYBR Gold. Ik toon de chemische structuur ervan en bepaal structurele aspecten van DNA-binding. Met behulp van een combinatie van enkelmolecuulmethoden en bulk-fluorescentiemetingen kwantificeer ik de binding van SYBR Gold aan DNA en toon ik aan dat SYBR Gold bindt in een intercalatieve bindingsmodus, wat leidt tot een enorme toename in de fluorescentiekwantumefficiëntie.

Het tweede deel richt zich op de interacties tussen het rutheniumcomplex Ru(TAP)32+ [TAP = 1,3,5,8-tetraazafenanthreen] en DNA. Met behulp van verschillende enkelmolecuultechnieken toon ik aan dat Ru(TAP)32+ aan DNA kan binden met een sterke bindingsmodus via intercalatie, en een zwakke bindingsmodus die vermoedelijk plaatsvindt op basis van de vorming van waterstofbruggen. Door beide interacties te combineren, kan Ru(TAP)32+ twee DNA-segmenten op een niet-covalente manier aan elkaar binden. Via bulk-fotofysische en fotochemische experimenten toon ik aan hoe multivalente binding de fotochemie van de vorming van covalente adducten kan versnellen.

In het derde deel van deze thesis onderzoek ik DNA-ligandbinding in een topologisch gesloten systeem. Het experimentele onderzoek is gebaseerd op de intercalatoren ethidiumbromide, SYBR Gold, SYTOX Orange en trimethylpsoraleen. Bovendien introduceer ik een theoretisch model dat de experimentele gegevens nauwkeurig beschrijft en de kwantitatieve studie van verschillende DNA-supercoïleringsdichtheden, zowel in vitro als in vivo, mogelijk maakt.

Begindatum en -tijd
Einddatum en -tijd
Locatie
Academiegebouw, Domplein 29 & online (livestream link)
Promovendus
P.J. Kolbeck
Proefschrift
DNA in the spotlight: visualization, quantification, and manipulation of DNA with small molecule intercalators
Promotor(es)
prof. dr. J. Lipfert
Co-promotor(es)
dr. W. Vanderlinden
Meer informatie
Full text via Utrecht University Repository