Reversible Rekonfiguration von DNA‐Origami‐Nanosystemen und deren Beobachtung mittels FRET‐Einzelmolekülanalyse

Die Methoden der DNA‐Nanotechnologie gehören heutzutage zu den am weitesten fortgeschrittenen Verfahren zur räumlich und zeitlich kontrollierten Manipulation chemischer Systeme im Nanometerbereich. In der vorliegenden Arbeit konnten wir durch eine Kombination von DNA‐Origami‐Strukturen, welche räumlich definiert adressiert werden können, mit schaltbaren und dabei mechanische Bewegung auslösenden DNA‐Motiven neuartige dynamisch rekonfigurierbare DNA‐Nanokapselsysteme erzeugen. Die Dynamik des Systems wurde dabei durch eine reversible Streckung bzw. Kontraktion der zentralen Kavität in der DNA‐Nanostruktur erzeugt und konnte mittels eines distanzabhängigen Energietransfers zwischen zwei in der Struktur integrierten Fluorophoren über FRET‐Einzelmolekülanalysen gemessen werden. Interessanterweise zeigten diese Messungen, dass die Kinetik der einzelnen Umlagerungsprozesse stark von den verwendeten Strukturmotiven und/oder Aktuatorsequenzen abhängig war, wodurch eine besondere Eignung von FRET‐Einzelmolekülanalysen zur Optimierung der Dynamikeigenschaften großer DNA‐Nanostrukturen unterstrichen wird. Dabei glauben wir, dass die hier gezeigten DNA‐Nanosysteme in der Zukunft als Modellstrukturen für artifizielle, biomimetische Kompartimente oder Transportsysteme dienen könnten.