eprintid: 1773
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datestamp: 2001-09-12 00:00:00
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status_changed: 2012-08-14 15:02:32
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Ott, Reina Kristina
title: Künstliche Nucleasen - Spaltung von DNA und RNA durch Übergangsmetallkomplexe
title_en: Artificial nucleases - cleavage of DNA and RNA by transition metal complexes
ispublished: pub
subjects: ddc-540
divisions: i-120200
adv_faculty: af-12
keywords: Phosphodiesterhydrolyse , DNA-Spaltung , RNA-Spaltungphosphodiester hydrolysis , DNA cleavage , zirconium , allosterism , transition metal
cterms_swd: Hydrolyse
cterms_swd: Phosphorsäurediester
cterms_swd: Zirkonium
cterms_swd: Allosterie
cterms_swd: Übergangsmetall
abstract: Zirconium(IV)-Verbindungen zählen zu den aktivsten nicht-enzymatischen Reagentien für die Phosphodiester-Spaltung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Spaltung verschiedener Nucleinsäure-Substrate durch Zirconium-Salze und durch Zirconium-Komplexe untersucht. Die aktivierten Substrate Bis(p-nitrophenyl)phosphat (BNPP) und 2-Hydroxypropyl-p-nitrophenylphosphat (HPNP) werden durch Zirconium(IV) in schwach saurer Lösung mit hoher Geschwindigkeit gespalten. Unter optimalen Bedingungen läuft die Reaktion etwa 10^9-mal schneller ab als die Spontanhydrolyse. Während Zr(IV)-Salze bei neutralem pH-Wert Hydroxid-Niederschläge bilden, werden in Gegenwart bestimmter Chelatliganden homogene Lösungen erhalten. Mit carboxylathaltigen Liganden nimmt die Spaltungsgeschwindigkeit stark ab. Im Gegensatz dazu bleibt die Aktivität mit bestimmten Aminoalkoholen annähernd erhalten. Auch das DNA-Dinucleotid Thymidyly(3'-5')thymidin (TpT) und das RNA-Dinucleotid Uridinyl(3'?5')uridin (UpU) werden durch Zr(IV)-Verbindungen hydrolytisch gespalten. Die Aktivität vieler Enzyme wird durch allosterische Regulation gesteuert. In der Arbeit wurden dreikernige Metallkomplexe untersucht, die die ersten nicht-enzymatischen, allosterisch regulierten Katalysatoren repräsentieren. Ein strukturelles Metallion beeinflusst die Konformation des Katalysators und damit die Präorganisation von zwei funktionellen, an der Katalyse beteiligten Cu(II)-Ionen. Mit den mehrkernigen Komplexen wurden kinetische Untersuchungen zur HPNP-Spaltung durchgeführt. Die Aktivität hängt stark von der Art des strukturellen Metallions ab: Die höchste Reaktionsgeschwindigkeit erhält man mit Cu(II), dagegen ist mit Ni(II) und Pd(II) die Geschwindigkeit der Phosphodiester-Spaltung 3- bzw. 10-mal geringer.  
abstract_translated_text: Non-enzymatic hydrolysis of the very stable phosphodiester-linkage is possible with zirconium(IV)-compounds. This thesis deals with the cleavage of nucleic acids and related phosphodiester substrates by zirconium-salts and zirconium-complexes. Zirconium-mediated cleavage of the activated phosphodiesters bis(p-nitrophenyl)phosphate (BNPP) und 2-hydroxypropyl-p-nitrophenylphosphate (HPNP) proceeds very fast in weakly acidic solutions, the reactivity is increased up to 10^9 fold compared with the spontaneous hydrolysis. While zirconium-hydroxide-precipitates are formed in neutral aqueous solutions, homogenous solutions are obtained in the presence of chelate ligands. Reactivity is strongly supressed by addition of carboxylate ligands, but it remains almost unchanged with certain aminoalcohols. The DNA-dinucleotide thymidyly(3'-5')thymidine (TpT) and the RNA-dinucleotide uridinyl(3'?5')uridine (UpU) are also cleaved by zirconium(IV)-compounds. In biological systems allosteric regulation of the rate of enzyme catalysis is often observed. In many of these cases enzyme activity is modified by metal ions. For a trinuclear complex allosteric control of phosphoesterase activity was achieved. The complex contains an active site with two functional copper(II)-ions and a third structural metal ion. The copper ions cooperate in phosphodiester cleavage while the structural metal ion is not directly involved in catalysis but influences the conformation of the active site. Phosphoesterase activity was investigated by the hydrolysis of HPNP. The catalytic activity strongly depends on the identity of the structural metal ion - relative reactivities for Pd(II), Ni(II) and Cu(II) are 1:3:10. 
abstract_translated_lang: eng
date: 2001
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00001773
ppn_swb: 1643229907
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date_accepted: 2001-06-08
advisor: HASH(0x55a9a6345a78)
language: ger
bibsort: OTTREINAKRKUNSTLICHE2001
full_text_status: public
citation:   Ott, Reina Kristina  (2001) Künstliche Nucleasen - Spaltung von DNA und RNA durch Übergangsmetallkomplexe.  [Dissertation]     
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