Der Einbau photochromer Verbindungen in Oligonukleotide ermöglicht es, deren Struktur und Funktion unter hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung mit Licht zu schalten. [1] Photolabile Schutzgruppen wurden bereits vielfach genutzt, um Oligonukleotide gezielt durch Belichtung freizusetzen. [1c] In neueren Verfahren wurde die reversible Manipulation der Hybridisierung durch Modifizierung von Oligonukleotiden mit einem Photoschalter erreicht, der zwischen zwei geometrisch sehr unterschiedlichen Isomeren geschaltet werden kann. [2,3] Hier zeigen wir, dass diese Strategie besonders effizient mit Peptidnukleinsäuren (PNAs) gelingt. Der Einbau eines einzelnen Photoschalters in einen kurzen PNA-Strang ermöglicht eine exzellente Photokontrolle im Triplexpaarungsmodus und kann zur Kontrolle von Transkription mit Licht genutzt werden. Solche Verbindungen haben ein beachtliches Potenzial für Biotechnologie, Diagnostik, Nanotechnologie und Medizin.PNA ist ein synthetisches Nukleinsäureanalogon, in welchem die kanonischen Nukleobasen über ein N-(2-Aminoethyl)glycin-Rückgrat verbunden sind.[4] Trotz des künstli-chen Rückgrats werden DNA und RNA sequenzspezifisch über die Watson-Crick-oder die Hoogsteen-Bindungsseite erkannt.[5] Aufgrund der hohen Affinität und Sequenzspezifität in Kombination mit ihrer guten physiologischen Stabilität sind PNAs den natürlichen Nukleinsäuren oft überlegen, etwa bei der Steuerung biochemischer Prozesse wie Transkription, [6,7] Translation, [8] RNA-Spleißen [9] und Telomeraseaktivität.[10] Um solche Prozesse mit Licht zu regulieren, haben wir den Fmoc-geschützen Azobenzolbaustein 1 (Schema 1) hergestellt, der in PNA-Oligomere eingebaut werden kann.Der Baustein 1 wurde in einer einfachen Synthese in drei Schritten aus kommerziell zugänglichen Ausgangsstoffen hergestellt (siehe die Hintergrundinformationen). Seine photochromen Eigenschaften gleichen denen anderer Azobenzolderivate. Im thermischen Gleichgewicht liegt der Photoschalter zu über 90 % in der trans-Konfiguration vor. Die Belichtung bei 360 nm bewirkt die Umwandlung des trans-Isomers in das cis-Isomer, und im Photogleichgewicht PNA-Oligomere wurden per Festphasen-Peptidsynthese in guten Ausbeuten hergestellt [11] und mithilfe von HPLC gereinigt. Vor der Hybridisierung wurden die PNA-Derivate jeweils entweder thermisch (80 8C, 1 h) oder durch Belichtung (360 nm) mit dem trans-bzw. cis-Isomer angereichert. Anschließend wurden sie in neutralem Phosphatpuffer zu komplementärer einsträngiger DNA gegeben, und die Komplexbildung wurde in Abhängigkeit von der Temperatur UVspektroskopisch verfolgt. Die Schmelzkurven wiesen einen einstufigen sigmoidalen Verlauf auf, was die Bestimmung der thermodynamischen Parameter aus konzentrationsabhängi-gen Schmelztemperaturen (T m ) ermöglichte.[12] Obwohl sich das cis-Azobenzol beim Erhitzen über 80 8C spontan und beinahe vollständig (> 95 %) in das trans-Isomer umwandelt, so ist es doch ausreichend stabil, um zuverlässige Schmelzkurven zu erhalten, solange die T m -Werte unter 60 8C liegen (die Halbwerts...