title: Sequenzspezifischer DNA-Nachweis basierend auf Cu(II)-, Cu(I)- & Cu(0)-vermittelten Reaktionen : Entwicklung Ferrocen-basierter, zellspezifischer Cytostatika
creator: Jentzsch, Elmar
subject: 540
subject: 540 Chemistry and allied sciences
description: Der erste Teil der vorliegenden Arbeit behandelt sequenzspezifische DNA Nachweismöglichkeiten, basierend auf Reaktionen, welche durch Kupfer in drei unterschiedlichen Oxidationsstufen (0, I und II) hervorgerufen werden. Die Esterspaltungsreaktion eines an PNA gekoppelten N-Methyl-2 -imidazolylcarbonsäure-Derivates wurde untersucht. Die Spaltung erfolgte durch ein zweites PNA-Konjugat, welches mit einem Cu(II)-Komplex modifiziert worden war. Beide PNA-Fragmente binden an direkt benachbarte Stellen doppelsträngiger DNA, wodurch die reaktiven Gruppen in unmittelbare Nähe zueinander gebracht werden und somit die Esterspaltungsreaktion beschleunigt wird. Nach der Hydrolyse trat N-Methyl-2-imidazolyl-carbonsäure aus, was mittels MALDI-TOF Massenspektrometrie verfolgt werden konnte. Ein fluoreszenzspektroskopischer DNA-Nachweis gelang mit Hilfe der Cu(I)- katalysierten (2+3)-Huisgen-Cycloaddition, auch Click-Reaktion genannt. Hierzu wurden zwei kurze DNA-Stränge modifiziert. Der eine wurde am 5’-Ende mit einem nichtfluoreszenten, Acetylid-substituierten 1,8-Naphthalimidfarbstoff markiert. Der andere Strang wurde am 3’-Ende mit einem organischen Azid versehen. Beide DNAFragmente binden an direkt benachbarten Stellen an einzelsträngige DNA. Durch Zugabe von Cu(I) wurde das elektronenziehende Acetylid in ein elektronenschiebendes Triazol umgewandelt, was zu einer Zunahme der Fluoreszenz führte. Mit dieser Methode konnte DNA sequenzspezifisch bis zu einer Konzentration von 200 nM nachgewiesen werden. Bei Zugabe von 100 µM CuSO4 und 1 mM NaAsc konnte das Auftreten eines Peaks im Fluoreszenzspektrum bei 580 nm beobachtet werden. Diese zusätzliche Emission beruht auf der Bildung von Cu-Nanoteilchen, welche nur in Gegenwart doppelsträngiger DNA entstehen. Die Detektionsgrenze dieser Methode lag bei 1 nM dsDNA. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Synthese, Charakterisierung und Anwendung auf Ferrocen basierender, zellspezifischer Cytostatika beschrieben. In Krebszellen, welche eine deutlich höhere Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies besitzen als gesunde Zellen, wird die synthetisierte Substanz in zwei Cytostatika-Typen mit unterschiedlichen Wirkmechanismen umgewandelt: einerseits entsteht ein Chinonmethid-Derivat, welches den antioxidativen Schutzmechanismus der Zelle beeinflusst. Andererseits werden Fe(II)-Ionen freigesetzt, was die Generierung zusätzlicher reaktiver Sauerstoffspezies katalysiert. Dieser duale Wirkmechanismus erzeugt sehr schnell einen Zustand hohen oxidativen Stresses, was zum Tod der Krebszelle führt. Der IC50-Wert der Substanz liegt bei ~100 µM. Eine ebenfalls auf Ferrocen basierende Kontrollsubstanz zeigt bei dieser Konzentration keine Toxizität.
date: 2009
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/10008/1/Dissertation_Elmar_Jentzsch.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00010008
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-100084
identifier:   Jentzsch, Elmar  (2009) Sequenzspezifischer DNA-Nachweis basierend auf Cu(II)-, Cu(I)- & Cu(0)-vermittelten Reaktionen : Entwicklung Ferrocen-basierter, zellspezifischer Cytostatika.  [Dissertation]     
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language: ger