tRNA mimicking structures to control and monitor biological processes
| Promotie: | Dhr. A. (Avishek) Paul |
| Wanneer: | 23 april 2021 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotor: | prof. dr. A. Herrmann |
| Copromotor: | dr. P. (Patrick) van Rijn |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Constructie van nieuwe genetische schakelaars
De meeste bacteriële genetische schakelaars zijn cis-gecodeerd en missen de veelzijdigheid met betrekking tot ingangssignalen die de activiteit van genen beïnvloedt. Deze cis-gecodeerde schakelaars kunnen het opvouwen van het stroomafwaarts gelegen mRNA verstoren. Om dit probleem op te lossen, presenteert Avishek Paul veelzijdige en modulaire RNA-schakelaars die niet cis- maar trans-gecodeerd zijn. Deze zijn gebaseerd zijn op tRNA-nabootsende structuren (TMS's).
Dit soort schakelaars kan worden ontworpen om een breed scala aan inputs te accepteren, waaronder RNA, kleine moleculen en eiwitten. Omdat ze trans-gecodeerd zijn, hoeven deze schakelaars geen stroomopwaarts gelegen genetische sequenties te wijzigen. Zo’n wijziging kan zorgen voor het verliezen van noodzakelijke regulerende elementen, en dit probleem is door de nieuw schakelaars te verminderen.
Paul heeft ook de tRNA-nabootsingsstructuur (TMS) ontworpen onder controle van kleine foto-schakelbare signaalmoleculen. De lichtgevoeligheid van dit systeem is afkomstig van de foto-schakelbare niet-covalente interacties tussen het signaalmolecuul en de TMS-schakelaar, wat leidt tot de demonstratie van fotochemisch gecontroleerde expressie van verschillende genen.
Nadat hij het potentieel van de op RNA gebaseerde schakelaar had gerealiseerd, heeft Paul een trans-gecodeerde ssDNA-schakelaar geïntroduceerd door simpelweg de op RNA gebaseerde TMS-schakelaar om te zetten in zijn deoxynucleotide-analoog. De ssDNA-schakelaar is geconstrueerd met behulp van de Ec86-retron die ssDNA produceert door reverse transcriptase (RT). De ssDNA-schakelaar biedt plaats aan verschillende soorten inputs (RNA en kleine moleculen).
Ten slotte presenteert Paul ook een volledig genetisch gecodeerde, op RNA gebaseerde sensor met een modulair ontwerp die een eenvoudige herbestemming voor nieuwe te detecteren stoffen mogelijk maakt. De sensor heeft geen exogene liganden nodig maar is gebaseerd op fluorescentie bij inschakeling omdat binding van de te detecteren stof zorgt voor het vrijkomen van fluorescerend GFP. Deze methode heeft het potentieel om een standaardtool te zijn voor de detectie van allerlei stoffen in cellen.
Avishek Paul verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Polymer Chemistry and Bioengineering van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via de European Research Council.