Marcus Wilhelmsson

Marcus Wilhelmsson
Fysikalisk kemi
marcus dot wilhelmsson at chalmers dot se
+46 31 772 30 51

Min forskning fokuserar på fluorescenta nukleinsyrabasanaloger och kan delas upp i tre delprojekt:

1. Design/Utveckling.
Målet med detta delprojekt är att framställa nya fluorescenta basanaloger med användbara egenskaper. För att uppnå detta designas nya fluoroforer som kan växelverka hydrofobt med och specifikt bilda vätebindningar med de naturliga nukleinsyrabaserna. Stor vikt kommer läggas vid att utveckla ett basanalog-FRET-par. Om detta lyckas skulle det vara första gången någon rapporterade ett sådant FRET-par och det skulle kunna bli ett ovärderligt hjälpmedel i studier av nukleinsyrainnehållande system.

2. Karakterisering.
För att möjliggöra användandet av mina nyutvecklade och sedan tidigare utvecklade fluorescenta basanaloger inom t.ex. biokemi, biofysik och nanobioteknologi, karakteriseras de grundligt. Detaljerad fotofysikalisk karakterisering av basanalogerna liksom studier av deras påverkan på nukleinsyrors struktur och stabilitet genomförs.

3. Användning.
De fluorescenta basanaloger som redan karakteriserats används redan i grundläggande studier av t.ex. funktionen hos DNA- and RNA-polymeraser och kommer att användas för att undersöka funktionen hos andra proteiners/enzymers växelverkan med DNA. Dessutom används de för att undersöka struktur och strukturella ändringar i nanoteknologiska DNA-föremål.

Forskningsresultat:

Vi har nyligen utvecklat två prober för nukleinsyra, tC and tCO (se Figur nedan), som båda har unika egenskaper jämfört med andra fluorescenta basanaloger.(Wilhelmsson et al JACS 2001, Wilhelmsson et al JPCB 2003, Engman et al NAR 2004, Sandin et al NAR 2005, Sandin et al Nature Prot 2007, Sandin et al NAR 2008) Båda dessa trecykliska basanaloger bildar mycket stabila baspar med guanin och stör DNAs naturliga form minimalt.(Engman et al NAR 2004) Vi har upptäckt att tCO är den fluorescenta basanalog som har starkast ljusstyrka/koncentration av fluorofor(Sandin et al NAR 2008) och att tC också har en mycket hög ljusstyrka. Vad som är ännu viktigare är att vi har upptäckt att tC har ett fluorescenskvantutbyte som i princip är okänsligt för vilken basomgivning den sitter i.(Sandin et al NAR 2005) Basanalogerna har så långt använts i FRET-studier av ett DNA-polymeras-system(Stengel et al Biochemistry 2007), i anisotropistudier av DNA-system(Sandin et al NAR 2008) och i smälttemperaturstudier av multi-”hairpin”-system(artikel accepterad i Biophys. Chem. 2008). Vidare har basanalogerna funnit användning i detaljerade studier av DNA-nanostrukturer(Tumpane et al Chem. Phys. Lett. 2007, Tumpane et al Nano Lett. 2007, Kumar et al JACS 2007).

Publikationer 2010

Preus, S.; Börjesson, Karl; Kilså, K.; Albinsson, Bo; Wilhelmsson, Marcus: Characterization of Nucleobase Analogue FRET Acceptor tC(nitro). Journal of Physical Chemistry B, 114 (2) pp. 1050-1056.

2009

Börjesson, Karl; Sandin, Peter; Wilhelmsson, Marcus: Nucleic acid structure and sequence probing using fluorescent base analogue tC(o). Biophysical Chemistry, 139 (1) pp. 24-28.

Börjesson, Karl; Preus, S.; El-Sagheer, A. H.; Brown, T.; Albinsson, Bo; Wilhelmsson, Marcus: Nucleic Acid Base Analog FRET-Pair Facilitating Detailed Structural Measurements in Nucleic Acid Containing Systems. Journal of the American Chemical Society, 131 (12) pp. 4288-4293.

Börjesson, Karl; Tumpane, J.; Ljungdahl, Thomas; Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Brown, T.; Mårtensson, Jerker; Albinsson, Bo: Membrane-Anchored DNA Assembly for Energy and Electron Transfer. Journal of the American Chemical Society, 131 (8) pp. 2831-2839.

Dyrager, Christine; Börjesson, Karl; Diner, P.; Elf, A.; Albinsson, Bo; Wilhelmsson, Marcus; Grøtli, Morten: Synthesis and Photophysical Characterisation of Fluorescent 8-(1H-1,2,3-Triazol-4-yl)adenosine Derivatives. European Journal of Organic Chemistry, (10) pp. 1515-1521.

Dyrager, Christine; Friberg, Annika; Dahlén, Kristian; Fridén-Saxin, Maria; Börjesson, Karl; Wilhelmsson, Marcus; Smedh, Maria; Grøtli, Morten; Luthman, Kristina: 2,6,8-Trisubstituted 3-hydroxychromone derivatives as fluorophores for live-cell imaging.. Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany), 15 (37) pp. 9417-23.

Olsson, Monica; Tang, Ka-Wei; Persson, Cecilia; Wilhelmsson, Marcus; Billeter, Martin; Elias, Per: Stepwise Evolution of the Herpes Simplex Virus Origin Binding Protein and Origin of Replication. Journal of Biological Chemistry, 284 (24) pp. 16246-16255.

Sandin, Peter; Tumpane, J.; Börjesson, Karl; Wilhelmsson, Marcus; Brown, T.; Nordén, Bengt; Albinsson, Bo; Lincoln, Per: Thermodynamic Aspects of DNA Nanoconstruct Stability and Design. Journal of Physical Chemistry C, 113 (15) pp. 5941-5946.

Sandin, Peter; Stengel, G.; Ljungdahl, Thomas; Börjesson, Karl; Macao, Bertil; Wilhelmsson, Marcus: Highly efficient incorporation of the fluorescent nucleotide analogs tC and tC(O) by Klenow fragment. Nucleic Acids Research, 37 (12) pp. 3924-3933.

Stengel, G.; Purse, B. W.; Wilhelmsson, Marcus; Urban, M.; Kuchta, R. D.: Ambivalent Incorporation of the Fluorescent Cytosine Analogues tC and tCo by Human DNA Polymerase alpha and Klenow Fragment. Biochemistry, 48 (31) pp. 7547-7555.

2008

Banchelli, M.; Betti, F.; Berti, D.; Caminati, G.; Bombelli, F. B.; Brown, T.; Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Baglioni, P.: Phospholipid membranes decorated by cholesterol-based oligonucleotides as soft hybrid nanostructures. Journal of Physical Chemistry B, 112 (35) pp. 10942-10952.

Sandin, Peter; Börjesson, Karl; Li, Hong; Mårtensson, Jerker; Brown, Tom; Wilhelmsson, Marcus; Albinsson, Bo: Characterization and Use of an Unprecedentedly Bright and Structurally Non-Perturbing Fluorescent DNA Base Analogue. Nucleic Acids Research, pp. 157-167.

Wilhelmsson, Marcus; Kingi, N.; Bergman, J.: Interactions of Antiviral Indolo[2,3-b]quinoxaline Derivatives with DNA. Journal of Medicinal Chemistry, 51 (24) pp. 7744-7750.

2007

Erkan, Yavuz; Czolkos, Ilja; Jesorka, Aldo; Wilhelmsson, Marcus; Orwar, Owe: Direct immobilization of cholesteryl-TEG-modified oligonucleotides onto hydrophobic SU-8 surfaces. Langmuir, 23 (10) pp. 5259-5263.

Kumar, R.; El-Sagheer, A.; Tumpane, J.; Lincoln, Per; Wilhelmsson, Marcus; Brown, T.: Template-directed oligonucleotide strand ligation, covalent intramolecular DNA circularization and catenation using click chemistry. Journal of the American Chemical Society, 129 (21) pp. 6859-6864.

Nordell, Pär; Westerlund, F.; Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Lincoln, Per: Kinetic recognition of AT-rich DNA by ruthenium complexes. Angewandte Chemie-International Edition, 46 (13) pp. 2203-2206.

Sandin, Peter; Lincoln, Per; Brown, Tom; Wilhelmsson, Marcus: Synthesis and Oligonucleotide Incorporation of Fluorescent Cytosine Analogue tC: a Promising Nucleic Acid Probe. Nature Protocols, 2 (3) pp. 615-623.

Stengel, G.; Gill, J. P.; Sandin, P.; Wilhelmsson, Marcus; Albinsson, Bo; Nordén, Bengt; Millar, D.: Conformational dynamics of DNA polymerase probed with a novel fluorescent DNA base analogue. Biochemistry, 46 (43) pp. 12289-12297.

Tumpane, J.; Sandin, Peter; Kumar, R.; Powers, V. E. C.; Lundberg, E. P.; Gale, N.; Baglioni, P.; Lehn, J. M.; Albinsson, Bo; Lincoln, Per; Wilhelmsson, Marcus; Brown, T.; Nordén, Bengt: Addressable high-information-density DNA nanostructures. Chemical Physics Letters, 440 (1-3) pp. 125-129.

Tumpane, J.; Kumar, R.; Lundberg, E. P.; Sandin, P.; Gale, N.; Nandhakumar, I. S.; Albinsson, Bo; Lincoln, Per; Wilhelmsson, Marcus; Brown, T.; Nordén, Bengt: Triplex addressability as a basis for functional DNA nanostructures. Nano Letters, 7 (12) pp. 3832-3839.

2006

Wilhelmsson, Marcus; Lincoln, Per; Nordén, Bengt: Sequence-specific DNA Binding Agents. Sequence-specific DNA Binding Agents,

2005

Sandin, Peter; Wilhelmsson, Marcus; Lincoln, Per; Powers, V. E. C.; Brown, Tom; Albinsson, Bo: Fluorescent Properties of DNA Base Analogue tC upon Incorporation into DNA - Negligible Influence of Neighboring Bases on Fluorescence Quantum Yield. Nucleic Acid Research, pp. 5019-5025.

Westerlund, F.; Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Lincoln, Per: Monitoring the DNA binding kinetics of a binuclear ruthenium complex by energy transfer: Evidence for slow shuffling. Journal of Physical Chemistry B, 109 (44) pp. 21140-21144.

2004

Engman, K. C.; Sandin, P.; Osborne, S.; Brown, T.; Billeter, Martin; Lincoln, Per; Nordén, Bengt; Albinsson, B.; Wilhelmsson, Marcus: DNA adopts normal B-form upon incorporation of highly fluorescent DNA base analogue tC: NMR structure and UV-Vis spectroscopy characterization. Nucleic Acids Research, 32 (17) pp. 5087-5095.

Olofsson, J.; Wilhelmsson, Marcus; Lincoln, Per: Effects of methyl substitution on radiative and solvent quenching rate constants of [Ru(phen)(2)dppz](2+) in polyol solvents and bound to DNA. Journal of the American Chemical Society, 126 (47) pp. 15458-15465.

2003

Westerlund, F.; Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Lincoln, Per: Micelle-sequestered dissociation of cationic DNA-intercalated drugs: Unexpected surfactant-induced rate enhancement. Journal of the American Chemical Society, 125 (13) pp. 3773-3779.

Wilhelmsson, Marcus: Recognition and Visualization of Nucleic Acids. Göteborg : Chalmers University of Technology. Diss.

Wilhelmsson, Marcus; Sandin, Peter; Holmén, Anders; Albinsson, Bo; Lincoln, Per; Nordén, Bengt: Photophysical Characterization of Fluorescent DNA Base Analogue, tC. Journal of Physical Chemistry B, 107 pp. 9094-9101.

Wilhelmsson, Marcus; Esbjörner, Elin; Westerlund, F.; Nordén, Bengt; Lincoln, Per: Meso stereoisomer as a probe of enantioselective threading intercalation of semirigid ruthenium complex [mu-(11,11'-bidppz)(phen)(4)Ru-2](4+). Journal of Physical Chemistry B, 107 (42) pp. 11784-11793.

2002

Wilhelmsson, Marcus; Nordén, Bengt; Mukherjee, K.; Dulay, M. T.; Zare, R. N.: Genetic screening using the colour change of a PNA-DNA hybrid-binding cyanine dye. Nucleic Acids Research, 30 (2)

Wilhelmsson, Marcus; Westerlund, F.; Lincoln, Per; Nordén, Bengt: DNA-binding of semirigid binuclear ruthenium complex Delta,Delta-[mu-(11,11 '-bidppz)(phen)(4)Ru-2](4+): Extremely slow intercalation kinetics. Journal of the American Chemical Society, 124 (41) pp. 12092-12093.

2001

Wilhelmsson, Marcus; Holmen, A.; Lincoln, Per; Nielson, P. E.; Nordén, Bengt: A highly fluorescent DNA base analogue that forms Watson-Crick base pairs with guanine. Journal of the American Chemical Society, 123 (10) pp. 2434-2435.

Kemi- och bioteknik

Marcus Wilhelmsson