title: The effects of metal cations on dsRNA degradation at iron-oxide surfaces
Creators: name: Reiter, Sofie Marie
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Eine neu entwickelte Biopestizid-Technologie verwendet doppelsträngige (ds)RNA-Moleküle zur Schädlingsbekämpfung. Ein Verständnis für das Verhalten dieser Pestizide im Boden in Bezug auf Mobilität, Stabilität und Bioverfügbarkeit ist entscheidend für die ökologische Risikobewertung. Da gezeigt wurde, dass das häufig vorkommende Eisenhydroxid Goethit dsRNA an der Oberfläche abiotisch hydrolysiert, untersucht diese Arbeit die Auswirkungen von an der Oberfläche adsorbierten zweiwertigen Kationen (Mg2+ und Ca2+) auf den Abbau von dsRNA durch Goethit. Zunächst wird das Adsorptionsverhalten von dsRNA auf einer metallbeladenen Goethit-Oberfläche bei drei verschiedenen pH-Werten (pH 5, 7, 9) verglichen, und anschließend der Abbaugrad von dsRNA durch Goethit mit und ohne Metalle bei pH 7 und 9 bewertet. Es wurde erwartet, dass Mg2+ und Ca2+ Kationenbrücken zwischen negativ geladenen Oberflächenstellen und dem negativ geladenen Phosphodiester-Rückgrat der dsRNA bilden, was die Adsorption erhöhen, aber auch den Abbau verringern würde, indem der Adsorptionsmechanismus von dsRNA zu Goethit teilweise von der Bildung innerer Sphärenkomplexe auf Kationenbrücken umgestellt wird. Bei pH 7 war der Abbau von dsRNA durch Goethit weiter fortgeschritten als bei pH 9 und beide Kationen verringerten das Ausmaß der Adsorption, wobei Ca2+ einen stärkeren Effekt zeigte. Bei pH 9 schien der Abbau langsam zu verlaufen, selbst in Anwesenheit von Metallen auf der Goethit-Oberfläche, obwohl diese Metalle, insbesondere Mg2+, die Gesamtsorption an Goethit signifikant erhöhten. TapeStation-Daten zeigten, dass der Abbau bei kleineren Fragmentgrößen langsamer zu verlaufen schien, was die Frage aufwarf, ob Goethit tatsächlich den Abbau oder eher die Fragmentierung von dsRNA verursacht.
description: A newly developed biopesticide technology uses double-stranded (ds)RNA molecules for pest control. It is crucial for ecological risk assessment to understand the fate of these pesticides in soils with regard to mobility, stability, and bioavailability. As the common ironhydroxide goethite has been shown to abiotically hydrolyse dsRNA at the surface, this thesis investigates the effects of surface adsorbed divalent cations (Mg2+ and Ca2+) on dsRNA degradation by geothite, by first comparing the adsorption behaviour of dsRNA to a metal-loaded goethite surface at three different pH conditions (pH 5, 7, 9) and then assessing the degrees of degradation by goethite with and without metals at pH 7 and 9. Mg2+ and Ca2+ were expected to form cation bridges between negatively charged surface sites and the negatively charged phosphodiester backbone of dsRNA, increasing adsorption but also decreasing degradation by partially changing the dsRNA adsorption mechanism to goethite from inner-sphere complex formation to cation-bridging. Consistently, at pH 7 dsRNA degradation by goethite was more advanced than at pH 9, and both cations decreased the degree of adsorption with a stronger effect from Ca2+. At pH 9, degradation appeared to be slow, even with metals at the goethite surface, although these metals, especially Mg2+, significantly increased overall adsorption to goethite. TapeStation data revealed that for smaller fragment sizes, degradation seemed to slow down, raising the question of whether goethite causes degradation or rather fragmentation of dsRNA.