@article{BergerRueheSchwarzmannetal.2021,
  author    = {Berger, Sarina M. and R{\"u}he, Jessica and Schwarzmann, Johannes and Phillipps, Alexandra and Richard, Ann-Katrin and Ferger, Matthias and Krummenacher, Ivo and Tumir, Lidija-Marija and Ban, Željka and Crnolatac, Ivo and Majhen, Dragomira and Barišić, Ivan and Piantanida, Ivo and Schleier, Domenik and Griesbeck, Stefanie and Friedrich, Alexandra and Braunschweig, Holger and Marder, Todd B.},
  title     = {Bithiophene-Cored, mono-, bis-, and tris-(Trimethylammonium)-Substituted, bis-Triarylborane Chromophores: Effect of the Number and Position of Charges on Cell Imaging and DNA/RNA Sensing},
  series = {Chemistry—A European Journal},
  volume    = {27},
  journal   = {Chemistry—A European Journal},
  number    = {56},
  doi       = {10.1002/chem.202102308},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-256963},
  pages     = {14057-14072},
  year      = {2021},
  abstract  = {The synthesis, photophysical, and electrochemical properties of selectively mono-, bis- and tris-dimethylamino- and trimethylammonium-substituted bis-triarylborane bithiophene chromophores are presented along with the water solubility and singlet oxygen sensitizing efficiency of the cationic compounds Cat\(^{1+}\), Cat\(^{2+}\), Cat(i)\(^{2+}\), and Cat\(^{3+}\). Comparison with the mono-triarylboranes reveals the large influence of the bridging unit on the properties of the bis-triarylboranes, especially those of the cationic compounds. Based on these preliminary investigations, the interactions of Cat\(^{1+}\), Cat\(^{2+}\), Cat(i)\(^{2+}\), and Cat\(^{3+}\) with DNA, RNA, and DNApore were investigated in buffered solutions. The same compounds were investigated for their ability to enter and localize within organelles of human lung carcinoma (A549) and normal lung (WI38) cells showing that not only the number of charges but also their distribution over the chromophore influences interactions and staining properties.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sturm2006,
  author    = {Sturm, Christian},
  title     = {Theoretical Investigation of the Geometrical Arrangements of alpha-alanyl-peptide Nucleic Acid Hexamer Dimers and the Underlying Interstrand Binding Motifs},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20363},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Funktionalit{\"a}ten der DNA oder RNA werden haupts{\"a}chlich durch die verschiedenen Wechselwirkungen der paarenden Nucleinbasen bestimmt. Um die komplexen Zusammenh{\"a}nge dieser verschiedenen Wechselwirkungen zu verstehen, werden Modellsysteme ben{\"o}tigt, die weniger Restriktionen durch das R{\"u}ckgrat besitzen. Ein Beispiel f{\"u}r solche Systeme sind Peptidnucleins{\"a}uren (PNA), in denen das Zuckerphosphatr{\"u}ckgrat der DNA oder RNA durch ein Peptidr{\"u}ckgrat ersetzt wird. Diederichsen et al. gelang es, eine große Anzahl solcher Systeme mit einen alpha-Alanyl-R{\"u}ckgrat zu synthetisieren, an das kanonische und nicht-kanonische Nucleins{\"a}uren gebunden sind. Diese Systeme aggregieren in verschiedenen Bindungsmotiven, die nicht in der DNA oder RNA auftauchen. Diese ungew{\"o}hnlichen Paarungsmotive k{\"o}nnten einen tiefen Einblick in das Zusammenspiel der Wechselwirkungen der Nucleinbasen geben, aber die geringen L{\"o}slichkeit der alpha-Alanyl-PNA Oligomere verhinderte eine experimentelle Charakterisierung der geometrischen Anordnung durch R{\"o}ntgenstruktur- oder NMR-Experimente. Lediglich die absolute Stabilit{\"a}t der verschiedenen Aggregate konnte durch Messungen der Schmelztemperatur mit Hilfe der UV-Spektroskopie bestimmt werden. Da die Kenntnis der geometrischen Strukturen sowie der ausgebildeten Bindungsmotive wichtig ist, um einen Einblick in das Zusammenspiel der einzelnen Wechselwirkungen zu erlangen, besteht das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, solche Informationen mit der Hilfe von theoretischen Methoden zu erlangen. Zus{\"a}tzlich sind Effekte von Interesse, aus denen sich Trends bez{\"u}glich der Stabilit{\"a}t bestimmen lassen. Solche Untersuchungen sind einfacher zu realisieren als die Berechnung der absoluten Stabilit{\"a}ten, da viele Beitr{\"a}ge zur absoluten Energie f{\"u}r {\"a}hnliche Systeme (entropische und dynamische Effekte) in etwa gleich groß sind. Somit sind diese entropischen und dynamischen Effekte f{\"u}r das Ziel dieser Arbeit weniger wichtig. Zur Untersuchung der Bindungseigenschaften und der Stabilit{\"a}ten von alpha-Alanyl-PNA Oligomeren war es notwendig, bis dato nicht parametrisierte Nucleinbasen in den Parametersatz des Amber4.1 Kraftfelds zu integrieren. Die fehlenden Ladungen wurden durch Berechungen mit dem R.E.D-Programm-Paket ermittelt. Das Programm bestimmt aus dem elektrostatischen Potential einer optimierten Struktur die atomzentrierten Ladungen. Die fehlenden Bindungsparameter wurden der Literatur entnommen. Die Untersuchungen der einzelnen Dimere begannen jeweils mit der Konstruktion der alpha-Alanyl-PNAs f{\"u}r alle m{\"o}glichen Paarungsmodi. Es konnte gezeigt werden, dass bestimmte Paarungsmodi aufgrund der geometrischen Gegebenheiten der Dimere und des R{\"u}ckgrats nicht realisierbar waren. F{\"u}r andere Dimere war ein Aufbau der alpha-Alanyl-PNA-Dimere zwar m{\"o}glich, jedoch zerfielen die Dimere wieder w{\"a}hrend einer ersten Geometrieoptimierung aufgrund der hohen Spannung im R{\"u}ckgrat. Die stabilen Systeme wurden zun{\"a}chst in verschiedenen Molekulardynamik-(MD)-L{\"a}ufen simuliert. Informationen {\"u}ber die Geometrie bei T=0 K wurden durch Geometrieoptimierungen erhalten, die an verschieden Punkten der MD L{\"a}ufe gestartet wurden. Die resultierenden Geometrien aus den verschiedenen Anfangspunkten waren identisch. F{\"u}r die geometrieoptimierten Strukturen wurden f{\"u}r das T=0 K Modell die Wechselwirkungsenergien zwischen den Nucleinbasen und der Einfluss der R{\"u}ckgrats auf die Stabilit{\"a}t der Dimer in zwei separaten Schritten bestimmt. Im ersten Schritt wurde das R{\"u}ckgrat entfernt und die Schnittstellen mit Methylgruppen abges{\"a}ttigt. Die Wechselwirkungsenergie zwischen den Nucleinbasen wurde durch die Differenz der Energien des gesamten Systems und der Summe der Energien der einzelnen Nucleinbasen in der Geometrie des Dimers bestimmt. Aufgrund der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen und die sich daraus ergebenen Korrelation der berechneten Stabilisierungsenergien mit der Schmelztemperatur konnte gezeigt werden, dass mit der vorgeschlagenen Methode eine verl{\"a}ssliche Beschreibung der PNA Systeme m{\"o}glich ist. F{\"u}r eine weitere Verbesserung des vorgestellten Modells bedarf es zus{\"a}tzliche R{\"o}ntgenstruktur- oder NMR-Experimente, die zur Strukturaufkl{\"a}rung der alpha-Alanyl-PNA Dimere entscheidend beitragen. Weitere detaillierte Daten {\"u}ber die Enthalpiebeitr{\"a}ge zur absoluten Energie der verschiedenen Komplexe w{\"a}ren sehr hilfreich, um die vorgestellte Methode zu best{\"a}tigen und zu verbessern. Diese Informationen k{\"o}nnten zum einen durch die Auswertung der Form der Schmelzkurve sowie durch Mikrokalorimetrie erhalten werden. F{\"u}r den Fall, dass die Vorhersagen durch die experimentellen Befunde best{\"a}tigt w{\"u}rden, k{\"o}nnte der Ansatz auf verwandte Systeme wie zum Beispiel beta-Alanyl-PNA, DNA oder RNA angewandt werden. Durch diese weiteren Informationen k{\"o}nnte unser Ansatz zus{\"a}tzlich durch die Ber{\"u}cksichtigung von dynamischen und/oder entropischen Effekte erweitert werden.},
  subject      = {Peptid-Nucleins{\"a}uren},
  language  = {en}
}