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Design and implementation of a synthetic pre-miR switch for controlling miRNA biogenesis in mammals

Atanasov, Janina :
Design and implementation of a synthetic pre-miR switch for controlling miRNA biogenesis in mammals.
[Online-Edition: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/6125]
Technische Universität , Darmstadt
[Dissertation], (2017)

Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/6125

Kurzbeschreibung (Abstract)

In this study a natural miRNA precursor was modified by replacing the natural terminal loop with a regulatory sensor domain, the TetR-binding aptamer to enable the ligand-dependent control of the processing of miRNA precursor to mature miRNAs. The TetR aptamer was positioned close to the Dicer cleavage sites, which allowed sterical control over pre-miR processing by Dicer. The design proved to be widely applicable, allowing to regulate the biogenesis of three structurally different miRNAs: miR-126, -34a and -199a. Dicer cleavage could be inhibited up to 143-fold via co-expression of the TetR protein, yet could be completely restored upon addition of doxycycline. Moreover, the functionality of the pre-miR switches for gene regulation through the interaction of the respective miRNA with its specific target sequence could be shown. Thus, this work describes the development of a RNA-based tool that is capable of robustly and reversibly controlling miRNA abundance.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2017
Autor(en): Atanasov, Janina
Titel: Design and implementation of a synthetic pre-miR switch for controlling miRNA biogenesis in mammals
Sprache: Englisch
Kurzbeschreibung (Abstract):

In this study a natural miRNA precursor was modified by replacing the natural terminal loop with a regulatory sensor domain, the TetR-binding aptamer to enable the ligand-dependent control of the processing of miRNA precursor to mature miRNAs. The TetR aptamer was positioned close to the Dicer cleavage sites, which allowed sterical control over pre-miR processing by Dicer. The design proved to be widely applicable, allowing to regulate the biogenesis of three structurally different miRNAs: miR-126, -34a and -199a. Dicer cleavage could be inhibited up to 143-fold via co-expression of the TetR protein, yet could be completely restored upon addition of doxycycline. Moreover, the functionality of the pre-miR switches for gene regulation through the interaction of the respective miRNA with its specific target sequence could be shown. Thus, this work describes the development of a RNA-based tool that is capable of robustly and reversibly controlling miRNA abundance.

Ort: Darmstadt
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 10 Fachbereich Biologie
10 Fachbereich Biologie > Regulatorische RNAs und Ribozyme
10 Fachbereich Biologie > Synthetic Genetic Circuits
Hinterlegungsdatum: 09 Apr 2017 19:55
Offizielle URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/6125
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-61258
Gutachter / Prüfer: Süß, Prof. Dr. Beatrix ; Löwer, Prof. Dr. Alexander
Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 28 März 2017
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
Im Rahmen dieser Arbeit wurden RNA-Schalter basierend auf natürlichen miRNA-Vorläuferstrukturen designt, die die Prozessierung zur maturen miRNA durch Dicer steuern sollten. Zu diesem Zweck wurden die miRNA-Vorläufer modifiziert, indem die natürliche Endschleife entfernt und durch eine regulatorische Domäne, das TetR-bindende Aptamer, ersetzt wurde. Die Positionierung des TetR-bindenden Aptamers erfolgte an besagter Stelle, da hierdurch die Nähe zur Schnittstelle des Enzyms Dicer gewährleistet werden konnte. Es zeigte sich, dass das entwickelte Design auf verschiedene miRNA-Vorläufer übertragbar war. Mit Hilfe der strukturellen Modifikation gelang es Schalter zu generieren, die die Prozessierung der jeweiligen miRNA-Vorläufer effektiv und in Abhängigkeit des Liganden TetR regulierten. Die Verwendung des TetR-basierten Systems ermöglichte es zudem, reversible Schaltelemente zu entwickeln, die nach der Zugabe von Doxyzyklin und der darauffolgenden Ablösung des Liganden vom Aptamer die Wiederherstellung der natürlichen Prozessierung zur maturen miRNA erlaubten. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Schaltelemente zur Regulation der Genexpression durch die Interaktion einer regulierten miRNA mit ihrer spezifischen Zielsequenz geeignet waren. Zusammenfassend kann man sagen, dass das entwickelte Schalterdesign die effektive und robuste RNA-basierte Regulation der miRNA Biogenese ermöglichte.Deutsch
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