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 Cover image Trends in Biotechnology

 

In unserem Review beleuchten wir, wie DNA Nanotechnologie und Mikrofluidik zum Bau von komplexen künstlichen Zellen dienen können. 

Göpfrich, K., Ilia, P. & Spatz, J. P. Mastering Complexity: Towards Bottom-up Construction of Multifunctional Eukaryotic Synthetic Cells. Trends in Biotechnology (2018). 

Hier geht es zu einem kurzen Video über unser Review.

https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2018.03.008

 

Credit: C. Maffeo

 

Wir zeigen, dass DNA Poren Lipide von einer Seite der Lipid-Doppelschicht auf die andere transportieren können. 

Ohmann, A., Li, C.-Y., Maffeo, C., Al Nahas, K., Baumann, K.N., Göpfrich, K., Yoo, J., Keyser, U.F., Aksimentiev, A. Outperforming nature: synthetic enzyme built from DNA flips lipids of biological membranes at record rates. Nature Communications (2018). 

https://doi.org/10.1038/s41467-018-04821-5

 

 

In meiner Promotion bei Prof. Ulrich F. Keyser verwendete ich DNA um künstliche Membrankanäle zu bauen - von kleinsten Ionenkanälen bis hin zu großen Porinen. Ich bedanke mich bei Gates Cambridge, dem Winton Programme for the Physics of Sustainability und dem Oppenheimer Trust für die großzügige Unterstützung.

Göpfrich, K., Rational Design of DNA-Based Lipid Membrane Pores. PhD Thesis (2017).

https://doi.org/10.17863/CAM.15517

 

 

Wir bauten die bis heute größte künstliche Membranpore:

Göpfrich, K., Li, C.-Y., Ricci, M., Bhamidimarri, S. P., Yoo, J., Gyenes, B., Ohmann, A., Winterhalter, M., Aksimentiev, A., Keyser, U. F., Large-Conductance Transmembrane Porin Made from DNA Origami. ACS Nano (2016). 

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b03759

 

 

Wir verwenden einen einzigen DNA Duplex um stabile DNA-Lipid Ionenkanäle in Membranen zu induzieren:

Göpfrich, K., Li, C.-Y., Mames, I., Bhamidimarri, S. P., Ricci, M., Yoo, J., Mames, A., Ohmann, A., Winterhalter, M., Stulz, E., Aksimentiev, A. & Keyser, U. F. (2016). Ion channels made from a single membrane-spanning DNA duplex. Nano Letters.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b02039

 

 

Wir untersuchen Übergänge von endlichem zu unendlichem Clusterwachstum mit Hilfe von Computermodellen und experimentell durch Selbstorganisation von DNA:

Tesoro, S., Göpfrich, K., Kartanas, T., Keyser, U. F., & Ahnert, S. E. (2016). Non-deterministic self-assembly with asymmetric interactions can lead to tunable self-limiting cluster growth. Physical Review E.

http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.94.022404

 

 

Wir präsentieren die bis heute kleinste DNA Nanostruktur in Lipidmembranen, vergleichbar groß wie natürlich vorkommende Ionenkanäle:

Göpfrich, K., Zettl, T., Meijering, A. E. C., Hernández-Ainsa, S., Kocabey, S., Liedl, T. & Keyser, U. F. (2015). DNA-tile structures lead to ionic currents through lipid membranes. Nano Lett., 15(5), 3134–3138.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b00189

Zu meinem Blog-Beitrag (in Englisch).

 

DNA Membran Poren zeigen spannungsabhänige Leitwerte und verhalten sich dahingehend ähnlich wie steuerbare Poren in der Natur:

Seifert, A.*, Göpfrich, K.*, Burns, J. R., Fertig, N., Keyser, U. F. & Howorka, S. (2014). Bilayer-spanning DNA nanopores with voltage-switching between open and closed state. ACS Nano, 9(2), 1117–1126 (*equal contribution).

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn5039433

 

Nur zwei fluoreszente Porphyrin-Anker genügen um eine einfache DNA Nanopore in der Lipidmembran zu verankern:

Burns, J. R., Göpfrich, K., Wood, J. W., Thacker, V. V, Stulz, E., Keyser, U. F. & Howorka, S. (2013). Lipid-bilayer-spanning DNA nanopores with a bifunctional porphyrin anchor. Angew. Chem. Int. Ed., 52(46), 12069–72.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201305765/abstract

 

Wir steuern DNA Transport durch DNA Origami Nanoporen indem wir die Porendurchmesser und die Bindungsstärke variieren:

Hernández-Ainsa, S., Bell, N. A. W., Thacker, V. V, Göpfrich, K., Misiunas, K., Fuentes-Perez, M. E., Moreno-Herrero, F. & Keyser, U. F. (2013). DNA origami nanopores for controlling DNA translocation. ACS Nano, 7(7), 6024–30.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn401759r

 

Die Frequenz von DNA Translokationen durch die Proteinpore Alpha-hemolysin ist bei pH 6 deutlich erhöht verglichen mit pH 8:

Göpfrich, K., Kulkarni, C. V, Pambos, O. J. & Keyser, U. F. (2013). Lipid nanobilayers to host biological nanopores for DNA translocations. Langmuir, 29(1), 355–364.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la3041506

 

Pambos, O. J., Göpfrich, K., Mahendran, R., Gornall, J. L., Otto, O., Steinbock, L. J., Chimerel, C., Winterhalter, M. & Keyser, U. F. (2012). Towards simultaneous force and resistive pulse sensing in protein nanopores using optical tweezers. RSC Proceedings, 72-75.

http://pubs.rsc.org/en/content/chapter/bk9781849734165-00072/978-1-84973-416-5