Durch die Modifikation mit Methacrylat (Acrydite) lassen sich Oligonukleotide mit weiteren Acrylamid-Monomeren zu Polyacrylamid copolymerisieren. Auf diese Weise lassen sich Oligos in das Polymer einbetten, um die Gelmatrix zu funktionalisieren.
Auf diese Art in Gele eingebettete Oligos können immer noch mit ihrer Umwelt interagieren, um z.B. komplementäre DNA zu binden. Durch die Verwendung von Methacrylat-markierten Aptameren lassen sich Hydrogele konstruieren, die die spezifische Detektion von kleinsten Mengen eines Zielmoleküls ermöglichen.
In weiteren Anwendungen werden die copolymerisierten Oligos so entworfen, dass sie untereinander Kreuzverknüpfungen bilden, welche das Hydrogel starrer und undurchlässiger machen. Binden die Oligos nun an ihr Zielmolekül, löst sich die Kreuzverknüpfung, und das Gel wird wieder durchlässiger, z. B. für weitere eingebettete Wirkstoffe.
Methacrylat-markierte Oligonukleotide werden auch in bildgebenden Verfahren angewandt.
Im Kontext von smiFISH (single molecule inexpensive FISH) kann die Reportersonde zusätzlich zu einem Fluoreszenzfarbstoff mit einem Methacrylat-Molekül markiert werden, was die Anwendung von Expansionsmikroskopie ermöglicht. Hierbei werden Strukturen, die mit solchen Reportern markiert sind, physisch vergrößert, indem sie in ein Hydrogel eingebettet werden. Dieses kann anschließend gleichmäßig aufgeschwemmt werden, um den Abstand zwischen den Zellstrukturen zu erhöhen. Dies ermöglicht wiederum eine genauere Differenzierung zwischen räumlich überlappenden Fluoreszenzsignalen.
Literatur:
1. Immobilization of acrylamide-modified oligonucleotides by co-polymerization. Rehman FN, Audeh M, Abrams ES, Hammond PW, Kenney M, Boles TC; Nucl. Acids Res. (1999), 22(2) 649-655. doi: 10.1093/nar/27.2.649.
2. Biomedical Applications of DNA-Based Hydrogels. Gačanin J, Synatschke CV, Weil T; Adv. Funct. Mater. (2020), 30 1906253. doi: 10.1002/adfm.201906253.
3. smiFISH and FISH-quant – a flexible single RNA detection approach with super-resolution capability. Tsanov N, Samacoits A, Chouaib R, Traboulsi A-M et al.; Nucl. Acids Res. (2016), 44(22) e165. doi: 10.1093/nar/gkw784.
