Red light-sensing phytochrome-DNA conjugates for nanotechnology applications - Kettunen, Iida (2020)
DNA-nanoteknologiassa on kehitetty paljon erilaisia DNA-origamiteknologiaa hyödyntäviä nanokoneita viime vuosikymmenien aikana. Kuitenkaan punavalo-ohjattavia DNA-koneita, joita voitaisiin soveltaa biologisiin käyttökohteisiin, ei ole valmistettu. Tätä varten DNA-koneet pitäisi funktionalisoida punavaloa aistivilla molekyyleillä. Fytokromit ovat punaista ja pitkäaaltoista punaista valoa aistivia valoreseptoreita, joita tavataan luonnossa kasveilla, bakteereilla, sienillä ja levillä. Valoaistimuksen seurauksena ne muuttavat konformaatiotaan kahden eri tilan välillä. Jotkin fytokromit, kuten Agrobacterium fytokromi 1 (Agp1), muuttavat myös kvaternäärirakennettaan valon seurauksena. Tämän työn tavoite oli valmistaa Agp1-DNA-konjugaatteja ja karakterisoida niiden toiminnallisuutta, jotta niitä voitaisiin hyödyntää punavalokontrolloitavien DNA-koneiden komponentteina. Agp1:stä suunniteltiin ja tuotettiin kaksi pintakysteiineillä varusteltua mutanttia (E379C ja D367C), jotka konjugoitiin DNA-oligonukleotidien kanssa käyttäen dibentso-oktyyli-maleimidia verkkosidoksena. Konjugaattien valokonversiota karakterisoitiin ultravioletti- ja näkyvän valon spektroskopialla ja kvaternäärirakennetta kokoerottelukromatografialla. DNA:n kiinnittäminen ei häirinnyt fytokromien valokonversiota ja Agp1 osoitti merkkejä punavaloriippuvaisesta dimerisaatiosta. E379C-mutantti muodosti huomattavasti enemmän konjugaatteja ja oli siten parempi vaihtoehto DNA-nanokoneille. Tämä työ osoitti, kuinka fytokromeja voidaan muokata, jotta niitä voitaisiin käyttää dynaamisina kytkiminä DNA-nanoteknologian sovelluksissa mahdollistaen uudenlaisten, reversiibelien ja punavalo-ohjattavien DNA-koneiden kehittämisen.