G-kvadrupleksi (G4) su strukture nukleinskih kiselina koje stvaraju ponavljajući slijedovi DNA i RNA bogati gvaninom. Strukturni oblici G4 razilikuju se ovisno o sastavu baza i duljini slijeda te prisutnosti vrsta koje ih stabiliziraju, kationa i/ili malih molekula. Strukture G4 utječu na funkcije nukleinskih kiselina, pri čemu suzbijaju umnožavanje tumorskih stanica. S obzirom na biološku važnost i potencijal u terapiji raka, interes za istraživanje strukturnih oblika G4 i dizajn lijekova koji potiču nastajanje i stabiliziraju G4 strukture u stalnom je porastu. Svrha ovog projekta je razviti metodu koja se temelji na površinski pojačanom Ramanovom raspršenju (engl. surface-enhanced Raman scattering, SERS) za proučavanje struktura G-kvadrupleksa i njihovih interakcija s malim organskim molekulama. SERS spektroskopija je vibracijska tehnika koja omogućava osjetljivu detekciju molekula u blizini nanostrukturiranih metalnih površina. Projekt je stoga usmjeren na razvoj SERS senzorskih platformi, primjenjivih za istraživanje struktura nukleinskih kiselina. Pripravit će se i karakterizirati niz metalnih nanočestica koje će se razlikovati prema vrsti metala (zlato i srebro), obliku (sfere i zvijezde) i površinskom naboju (neutralne, negativne i pozitivne) te modifikaciji površine. Uz nanočestice nemodificirane površine, pripravit će se metalne nanočestice funkcionalizirane nukleotidnim slijedovima, što će omogućiti strukturnu analizu primjenom SERS nanosenzora bez oznake i SERS nanosenzora modificiranih oligonukleotidom. Provest će se strukturna analiza različitih oblika G4, nakon koje će uslijediti istraživanje vezanja malih molekula na G4. Kako bi se istražila selektivnost malih molekula za G-kvadrupleks u odnosu na dvostruku uzvojnicu DNA, pripravit će se SERS senzorske platforme za istraživanje dupleksa DNA. SERS nanosenzori za G-kvadrupleks i dupleks DNA primijenit će se za otkrivanje načina i mjesta vezanja malih, biološki aktivnih molekula.

G-quadruplexes (G4) are nucleic acid structures formed by repetitive guanine-rich DNA and RNA sequences. The structural forms of G4 differ depending on the length and base composition of the sequence, as well as the presence of stabilizing species, such as cations and/or small molecules. G4 structures affect nucleic acid functions, suppressing proliferation of tumour cells. Considering their biological relevance and potential in anticancer therapy, there is a growing interest in research of G4 structural forms and design of drugs which induce the formation and stabilize G4 structures. The main goal of this project is to develop a method based on surface-enhanced Raman scattering (SERS) for the study of G-quadruplex structures and their interactions with small organic molecules. SERS spectroscopy is a vibrational technique that enables sensitive detection of molecules near nanostructured metal surfaces. The project is therefore aimed at the development of SERS sensing platforms, applicable for studying nucleic acid structures. A series of metal nanoparticles differing in metal type (gold and silver), shape (sphere and star) and surface charge (neutral, negative, and positive) will be prepared and characterized. In addition to surface-unmodified nanoparticles, the metallic nanoparticles will be functionalized with nucleotide sequences, thus allowing structural analysis using label-free SERS nanosensors and oligonucleotide-modified SERS nanosensors. Structural analysis of various G4 forms will be carried out, followed by research on the binding of small molecules to G4. To investigate the selectivity of small molecules for G-quadruplex over double helical DNA structure, SERS sensing platforms will be also prepared for the study of duplex DNA. SERS nanosensors for G-quadruplex and duplex DNA will be applied for revealing binding modes and binding sites of biologically active small molecules.

PUBLIKACIJE / PUBLICATIONS

PRIOPĆENJA NA KONFERENCIJAMA / CONFERENCE PRESENTATIONS