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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.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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genehmigte Dissertation Janina Atanasov_FB10.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Design and implementation of a synthetic pre-miR switch for controlling miRNA biogenesis in mammals
Language: English
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.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
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.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: 10 Department of Biology
10 Department of Biology > Ribogenetics
10 Department of Biology > Synthetic Genetic Circuits
Date Deposited: 06 Apr 2017 08:08
Last Modified: 06 Apr 2017 08:08
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-61258
Referees: Süß, Prof. Dr. Beatrix and Löwer, Prof. Dr. Alexander
Refereed: 28 March 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6125
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