Väitös lääketieteellisen tekniikan alalta, M.Sc. Ashwin Natarajan

Vastaväittäjä: professori Tim Liedl, Ludwig-Maximilians-Universität München, Saksa
Kustos: apulaisprofessori Anton Kuzyk, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitos

Väitös järjestetään kampuksella ja Zoomissa: https://aalto.zoom.us/j/64441997272

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja

Väitöstiedote:

Nukleiinihapot eli deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja ribonukleiinihappo (RNA) ovat molekyylejä, jotka varastoivat ja välittävät geneettistä tietoa kaikkien eliöiden soluissa. Luonnossa ilmeneviä nukleiinihappoja voidaan myös syntetisoida ja nämä synteettiset nukleiinihappoketjut voidaan luoda täysin identtisiksi luontaisten nukleiinihappoketjujen kanssa. Lego-palikoiden tavoin jokainen nukleiinihappojuoste sitoutuu spesifisesti omaan komplementtijuosteeseensa. Muuttamalla nukleiinihappojen järjestystä juosteessa voidaan hallita juosteen vuorovaikutuksia, ja täten ohjelmoida nukleiinihappojuoste sitoutumaan toivotulla tavalla muihin juosteisiin. Näin voidaan luoda rakenteita lukuisista spesifisesti sitoutuneista nukleiinihappojuosteista. Tällaisia monimutkaisia nanometriskaalan rakenteita kutsutaan nukleiinihapponanorakenteiksi.

Nukleiinihapponanorakenteiden valmistamisen periaate on kehitetty 1980-luvulla. Tämän jälkeen löydetty DNA-origamitekniikka oli merkittävä harppaus nukleiinihapponanorakenteiden valmistamisessa. DNA-origamitekniikassa laskostetaan yksi pitkä DNA-juoste käyttämällä satoja lyhyitä DNA-juosteita, joita kutsutaan niiteiksi. Niittien kiinnittyminen pitkään DNA-juosteeseen ohjaa pitkän juosteen laskostumista siten, että muodostuu jokin ennalta suunniteltu rakenne. DNA-origamitekniikalla voidaan luoda lähes mielivaltaisia rakenteita ja muotoja nanometritasolla. DNA-origameihin voidaan liittää muita toiminnallisia molekyylejä, kuten proteiineja, metallisia nanopartikkeleja tai fluoroforeja. Tästä syystä DNA-nanoteknologiasta on tullut tärkeä ja hienostunut tekniikka nanorakenteiden valmistamiseen.

Ollakseen hyödyllisiä tutkimusvälineitä nukleiinihapponanorakenteet vaativat suunnitellun muodon sekä toiminnallisuuksia, jotka reagoivat ulkoisiin ärsykkeisiin. Tässä väitöskirjassa esitellään yleisellä tasolla RNA-nanorakenteiden suunnittelu ja valmistaminen sekä ärsykkeeseen reagoiva DNA-origamipohjainen nanorakenne, jonka vaste perustuu valoherkän liuoksen pH-muutoksiin. Lisäksi esitellään DNA-origamipohjainen nanorakenne, jota käytetään erään geeniaktiivisuutta määrään proteiinin rakenteellisten muutosten havaitsemiseen.

Väitöskirja alleviivaa nukleiinihappojen monikäyttöisyyttä nanometriskaalan rakennusmateriaalina ja näyttää kuinka nukleiinihapponanorakenteet voivat viitoittaa tietä monimutkaisemmille nanorakenteille, jotka ovat tärkeitä työkaluja biofysiikassa, biokuvantamisessa, DNA-nanokoneissa ja älykkäissä nanomateriaaleissa.

Väittelijän yhteystiedot: [email protected], +358503211931