Die vorliegende Arbeit widmet sich der Konstruktion und Charakterisierung von künstlichen biochemischen Regelkreisen. In einem Teilprojekt konnte gezeigt werden, wie sich ein Aptamer für Taq-Polymerase durch eine gezielte Abfolge von Strangverdrängungsreaktionen schaltbar machen läßt, wodurch eine gezielte Kontrolle über die enzymatische Aktivität der Polymerase gewonnen wird. Außerdem konnte demonstriert werden, wie ein synthetisches biochemisch-oszillatorisches In-vitro-System auf Basis von DNA- bzw. RNA-Oligonukleotiden und nukleinsäuremodifizierenden Enzymen erfolgreich für die Ankopplung und Taktung nachgelagerter Prozesse verwendet werden konnte. So wurde die zeitlich gesteuerte Transkription einer funktionalen RNA-Spezies - einem Aptamer für einen Fluoreszenzfarbstoff - und die zyklische Konformationsänderung von »DNA-Tweezers« implementiert. Ein wesentliches Anliegen dabei war, zunächst die Reproduzierbarkeit des Systems deutlich zu verbessern, sein Verhalten unter Last, d.h. unter Ankopplung der geschilderten funktionalen Module zu charakterisieren und ein modellhaftes Verständnis zu erhalten.      «

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Konstruktion und Charakterisierung von künstlichen biochemischen Regelkreisen. In einem Teilprojekt konnte gezeigt werden, wie sich ein Aptamer für Taq-Polymerase durch eine gezielte Abfolge von Strangverdrängungsreaktionen schaltbar machen läßt, wodurch eine gezielte Kontrolle über die enzymatische Aktivität der Polymerase gewonnen wird. Außerdem konnte demonstriert werden, wie ein synthetisches biochemisch-oszillatorisches In-vitro-System auf Basis von...     »

This work addresses construction and characterization of synthetic biochemical regulatory networks. In one project, it could be shown that a well-directed cascade of strand displacement reactions can be used to switch an aptamer for Taq- polymerase in a way that the enzymatic activity can be controlled. Furthermore, it could be demonstrated how a synthetic in vitro biochemical oscillator, using DNA, RNA and nucleic-acid modifying enzymes could be successfully utilized for controlling and timing a variety of biochemical “slave“ processe. This included the implementation of controlled transcription of a functional RNA molecule – an aptamer for a fluorescent dye - and cycling of the conformational changes of ’’DNA-tweezers’’. Major accomplishments were: Establishing protocols for a reproducible operation of the oscillator, characterizing the system’s behaviour under load, i.e. coupling the described functional modules into it and gaining a quantitative understanding of the system with a mathematical model.      «

This work addresses construction and characterization of synthetic biochemical regulatory networks. In one project, it could be shown that a well-directed cascade of strand displacement reactions can be used to switch an aptamer for Taq- polymerase in a way that the enzymatic activity can be controlled. Furthermore, it could be demonstrated how a synthetic in vitro biochemical oscillator, using DNA, RNA and nucleic-acid modifying enzymes could be successfully utilized for controlling and timi...     »