Phasentrennung von Nukleinsäuren: Mechanismen, Eigenschaften und Anwendungen

Zusammenfassung Nukleinsäuren sind essenzielle biologische Makromoleküle, die genetische Information tragen und eine wichtige Rolle in der post‐transkriptionellen Regulation spielen. Aufgrund ihrer hohen Programmierbarkeit auf Basis von Watson–Crick–Franklin‐Basenpaarungswechselwirkungen sind synthetische DNA‐ und RNA‐Oligonukleotide zu vielseitigen Bausteinen für die programmierbare Assemblierung von Nanostrukturen, Nanomaschinen und makroskopischen Materialien geworden. Jüngste Entdeckungen haben gezeigt, dass langkettige Nukleinsäuren eine temperaturinduzierte Phasentrennung durchlaufen können, die eine schnelle und einfache Bildung mikrometergroßer, nukleinsäurereicher Kondensate ermöglicht. Im Gegensatz zur konventionellen DNA‐/RNA‐Nanotechnologie, die sich primär auf Basenpaarungswechselwirkungen stützt, nutzt die Phasentrennung den intrinsischen polymeren Charakter von Nukleinsäuren. Während sie den Anwendungsbereich der DNA‐/RNA‐Nanotechnologie für neue Anwendungen erweitert, eröffnet die Phasentrennung von Nukleinsäuren zugleich eine neue Perspektive darauf, wie Kompartimentierung in der präbiotischen RNA‐Welt während des Ursprungs des Lebens entstanden sein könnte. In diesem Minireview beleuchten wir das aktuelle mechanistische Verständnis der temperaturinduzierten Phasentrennung synthetischer langkettiger DNA und RNA in vitro. Wir heben Strategien zur Kontrolle der physikalischen und chemischen Eigenschaften von DNA‐Kondensaten hervor und geben einen Überblick über die Fortschritte und Entwicklungen bei ihrer Nutzung für verschiedene Anwendungen.