Prinzip des Oligo-Synthesizers
In der Molekularbiologie und Genetikforschung spielt die Fähigkeit zur DNA-Synthese eine entscheidende Rolle.Bei der DNA-Synthese handelt es sich um die künstliche Herstellung von DNA-Molekülen durch die Anordnung von Nukleotiden in einer bestimmten Reihenfolge.Um dies zu erreichen, verlassen sich Wissenschaftler auf ein leistungsstarkes Werkzeug, das als Oligonukleotid-Synthesizer, auch DNA-Synthesizer genannt, bekannt ist.
Ein Oligonukleotid-Synthesizer ist ein hochentwickeltes Instrument, das automatisch kurze DNA-Moleküle, sogenannte Oligonukleotide, synthetisiert.Diese kurzen DNA-Stränge haben typischerweise eine Länge von 10 bis 100 Nukleotiden und sind wesentliche Bausteine in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Polymerasekettenreaktion (PCR), Gensynthese, Gentechnik und DNA-Sequenzierung.
Oligonukleotid-Synthesizer arbeiten nach dem Prinzip einer Technik, die als bekannt istFestphasensynthese.Diese Methode wurde erstmals in den 1970er Jahren vom Nobelpreisträger Dr. Marvin Caruthers entwickelt und im Laufe der Jahre verfeinert, um die Synthese von DNA-Sequenzen zu verbessern.Die Oligonukleotidsynthese erfolgt durch schrittweises Anfügen von Nukleotidresten an den 5'-Terminus der wachsenden Kette, bis die gewünschte Sequenz zusammengesetzt ist.Jede Addition wird als Synthesezyklus bezeichnet und besteht aus vier chemischen Reaktionen:
Schritt 1: Deblockierung (Detritylierung)---------Schritt 2: Kopplung ---------Schritt 3: Verschließen -----------Schritt 4: Oxidation
Dieser Vorgang wird für jedes Nukleotid wiederholt, bis die gewünschte Sequenz erhalten ist.Bei längeren Oligonukleotiden muss dieser Zyklus möglicherweise mehrmals wiederholt werden, um die gesamte Sequenz zu synthetisieren. Die Fähigkeit, jeden Schritt des Synthesezyklus präzise zu steuern, ist für einen Oligonukleotid-Synthesizer von entscheidender Bedeutung.Die verwendeten Reagenzien wie Nukleotide und Aktivatoren müssen von hoher Qualität sein, um eine genaue und effiziente Synthese zu gewährleisten.Darüber hinaus erfordern Synthesizer eine hochpräzise Temperaturkontrolle und andere Umgebungsbedingungen, um gewünschte Kopplungsreaktionen zu fördern und unerwünschte Reaktionen zu verhindern.
Sobald ein Oligonukleotid vollständig synthetisiert ist, wird es typischerweise vom festen Träger abgespalten und gereinigt, um alle verbleibenden Schutzgruppen oder Verunreinigungen zu entfernen.Die gereinigten Oligonukleotide stehen dann für nachgelagerte Anwendungen bereit.
Fortschritte in der Technologie haben die Entwicklung von Hochdurchsatz-Oligonukleotid-Synthesizern ermöglicht, die in der Lage sind, gleichzeitig Hunderte oder sogar Tausende von Oligonukleotiden zu synthetisieren.Diese Instrumente nutzen Microarray-basierte Synthesetechnologie und ermöglichen es Forschern, schnell große Oligonukleotidbibliotheken für eine Vielzahl von Forschungszwecken zu erstellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Prinzipien hinter Oligonukleotid-Synthesizern auf Festphasen-Synthesetechniken basieren, die die schrittweise Addition von Nukleotiden an einen festen Träger beinhalten.Eine präzise Steuerung des Synthesezyklus und hochwertige Reagenzien sind für eine genaue und effiziente Synthese unerlässlich.Oligo-Synthesizer spielen eine wichtige Rolle in der DNA-Forschung und ermöglichen es Wissenschaftlern, maßgeschneiderte Oligonukleotide für eine Vielzahl von Anwendungen zu erzeugen, was zu Fortschritten in der Biotechnologie und Genforschung beiträgt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.08.2023