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Steuerung ohne UV-Licht

Die Aktivierung der "caged" siRNA durch die Bestrahlung mit rotem Licht. (Bild: FAU/Andriy Mokhir)

Chemiker entwickeln neues Verfahren, um Licht für die Steuerung von biochemischen Prozessen zu nutzen

In der Forschung wird der UV-Bereich des Lichts verwendet um biochemische Abläufe gezielt zu regulieren, wie zum Beispiel den Aufbau von Proteinen und die Calcium-Freisetzung. Die schädigende Wirkung des UV-Lichts stellte Wissenschaftler jedoch vor ein Problem, denn selbst kleinste Mengen an ultraviolettem Licht können Organismen schwer schädigen oder gar töten. Jeder kennt das vom Sonnenbrand.

Der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Andriy Mokhir vom Lehrstuhl für Organische Chemie II der FAU es ist nun gelungen, biochemische Prozesse mit unschädlichem Licht zu regulieren. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler vor kurzem veröffentlicht (Meyer, A.; Mokhir, A. RNA interference controlled by light of variable wavelength. (2014), Angew. Chem., DOI: 10.1002/anie.201405885).

Im Rahmen ihrer Forschung etablierte die Gruppe um Prof. Dr. Mokhir eine Methode, mit der durch gezielte Bestrahlung mit unschädlichem Licht biochemische Prozesse beeinflusst werden können. Hierzu hat man die UV-empfindlichen molekularen Fragmente – z.B. 2-Nitrobenzyl oder Coumarin-Derivate – gegen solche ersetzen können, die auf unschädliches rotes Licht ansprechen, aber dennoch gewünschte Funktionen erfüllen. Rotes Licht wird von den Biomolekülen in der Zelle nicht absorbiert, das heißt es dringt durch die Zelle, ohne dass die Energie des Lichtes dort Schaden anrichten kann.

Das Licht wird schließlich von einem speziellen, künstlichen Farbstoff absorbiert. Dieser wurde auf Basis des, in Pflanzen vorkommenden, Pigments Chlorophyll hergestellt. Die aufgenommene Energie des Lichtes wird benutzt um die entsprechende biochemische Prozesse in Gang setzen.

Im Versuch konnten die Wissenschaftler zum Beispiel zeigen, dass auf diese Weise der Aufbau von Proteinen gezielt durch chemisch modifizierte Ribonukleinsäuren (siRNAs) gehemmt werden kann. In dieser siRNA ist der Farbstoff in räumlicher Nähe zu einer spaltbaren Stoffgruppe eingebracht, was die gewünschte Energieübertragung ermöglicht. Den Erfolg dieses Prinzips wiesen die Wissenschaftler an Gebärmutterhalskrebszellen nach.

Der Vorteil dieser neuartigen siRNA ist, dass sie günstig und leicht herzustellen sind und über standardisierte Verfahren in Zellen eingeführt werden können. Daher erwarten die Forscher um Mokhir, dass diese siRNA künftig breite Anwendung finden wird, so zum Beispiel bei der Erforschung von Gen-Funktionen. Die Resultate, die durch solchverbesserte Forschungsbedingungen erzielt werden können, könnten wichtige Erkenntnisse für medizinische und biologische Forschung liefern.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Andriy Mokhir
Tel.: 09131 / 85 – 22554
andriy.mokhir@fau.de

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