Real-time monitoring of interactions between naturally occurring proteins and DNA (or RNA) quadruplexes using whispering gallery mode resonators.

使用回音壁模式谐振器实时监测天然蛋白质和 DNA(或 RNA)四链体之间的相互作用。

基本信息

  • 批准号:
    1649726
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2015 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Protein-DNA interactions (PDIs) are critical for regulating many cellular processes including transcription, replication and DNA repair. PDIs are traditionally characterised based on methods including electrophoretic mobility-shift assays and nuclease footprinting. More recently, microarray-based approaches have appeared allowing for rapid, high-throughput characterisation of in vitro DNA-binding specificities. However, fewer methods are available to accurately measure interaction affinities. Among them, Surface Plasmon Resonance (SPR) technology remains the gold standard in direct biomolecular interaction sensing. It suffers, however, from a large number of drawbacks including limitations due to mass transport affecting kinetic analysis, non-specific interactions of the ligands with the matrix or elevated running cost. Herein, we propose to develop an easy-to-use, cheap and highly sensitive sensor for monitoring PDIs in real time. We will characterise the interactions between selected proteins and DNA (or RNA) targets immobilised on a whispering gallery mode (WGM) resonator. WGM sensing offers attractive prospects over more conventional technologies. Advantages of WGM sensors include real-time sub-second acquisitions, label-free, can be made using CMOS processing methods and accessibility to a non-expert (which implies that it can be used for point-of-care diagnostic applications). The operating mechanism of WGM sensing is simple: essentially resonance modes in dielectric optical micro-cavities can be used to detect minute changes in the surrounding local environment. Binding of an analyte to the cavity, or even a change in conformation of analyte already bound, will result in a shift in the resonance wavelength. Importantly real-time information such as association, dissociation, folding, and unfolding trajectories can easily be obtained making this an exceptionally valuable technique. Within the scope of this PhD, we will be focusing on biologically relevant PDIs between naturally occurring proteins and four-stranded G-quadruplex structures (or G4) found at the end of telomeres and also widespread in human gene promoters. Formation of intramolecular G4s was first proposed to occur at the 3'-end of telomeres, thus preventing telomere maintenance by the enzyme telomerase in tumour cells. Convergent bioinformatics studies subsequently revealed the high prevalence of putative G-quadruplex forming sequences across the human genome, with a strong enrichment in untranslated regions, within 1kb upstream of the transcription start site (TSS). Severe conditions like cancer, fragile X syndrome, Bloom syndrome and Werner syndrome are related to genomic defects that involve G-quadruplex forming sequences. For this reason, G-quadruplex recognition and processing (e.g. stabilisation or unwinding) by naturally occurring proteins represent a key target to modulate physiological or pathological pathways. A large number of small molecules have appeared in the literature that bind G4s in a structure-specific manner and show biological activity both in vitro and in vivo. However, very little is known about the way these proteins recognise G4s. Whilst most G4-targeting therapeutic small molecules are assessed based on their ability to bind and/or stabilise these structures, little is known about their ability to interfere with these structure-specific PDIs. This multidisciplinary project will therefore deliver valuable tools for monitoring, in real-time and with medium- to high-throughput, the interaction between proteins and naturally occurring DNA and RNA G4s at the telomeres or in gene promoters. It will also deliver small molecules drugs that can interfere with these PDIs and as a consequence have great therapeutic (e.g. anti-cancer) potential via either inhibition of telomerase activity in cancer cells or specific transcriptional regulation of proto-oncogenes.
蛋白质-DNA相互作用(PDIs)对于调节包括转录、复制和DNA修复在内的许多细胞过程至关重要。PDI传统上基于包括电泳迁移率变动测定和核酸酶足迹法的方法来表征。最近,出现了基于微阵列的方法,允许快速,高通量表征体外DNA结合特异性。然而,更少的方法可用于精确测量相互作用亲和力。其中,表面等离子体共振(SPR)技术仍然是直接生物分子相互作用传感的金标准。然而,它遭受了大量的缺点,包括由于影响动力学分析的质量传递的限制,配体与基质的非特异性相互作用或运行成本升高。在此,我们建议开发一种易于使用,廉价和高灵敏度的传感器,用于监测真实的时间的PDI。我们将研究固定在回音壁模式(WGM)谐振器上的选定蛋白质和DNA(或RNA)靶之间的相互作用。WGM传感提供了比传统技术更有吸引力的前景。WGM传感器的优势包括实时亚秒级采集、无标记、可以使用CMOS处理方法进行,以及非专家的可访问性(这意味着它可以用于即时诊断应用)。WGM传感的操作机制很简单:基本上可以使用介电光学微腔中的谐振模式来检测周围局部环境的微小变化。分析物与腔的结合,或者甚至已经结合的分析物的构象的变化,将导致共振波长的偏移。重要的是,可以很容易地获得实时信息,如缔合、解离、折叠和展开轨迹,这是一种非常有价值的技术。在这个博士学位的范围内,我们将专注于自然发生的蛋白质和端粒末端发现的四链G-四链体结构(或G4)之间的生物相关PDI,并且在人类基因启动子中也很普遍。分子内G4的形成首先被提出发生在端粒的3 '端,从而阻止肿瘤细胞中端粒酶对端粒的维持。聚合生物信息学研究随后揭示了在人类基因组中推定的G-四链体形成序列的高流行率,在转录起始位点(TSS)上游1 kb内的非翻译区中具有强烈富集。严重的疾病如癌症、脆性X综合征、布卢姆综合征和沃纳综合征与涉及G-四链体形成序列的基因组缺陷有关。由于这个原因,G-四链体识别和处理(例如稳定或解旋)的天然存在的蛋白质代表了一个关键的目标,以调节生理或病理途径。大量的小分子已经出现在文献中,其以结构特异性方式结合G4,并在体外和体内均显示出生物活性。然而,人们对这些蛋白质识别G4的方式知之甚少。虽然大多数G4靶向治疗性小分子基于其结合和/或稳定这些结构的能力进行评估,但对其干扰这些结构特异性PDI的能力知之甚少。因此,这个多学科项目将提供有价值的工具,用于实时和中高通量地监测蛋白质与端粒或基因启动子中天然存在的DNA和RNA G4之间的相互作用。它还将递送可以干扰这些PDI的小分子药物,并且因此通过抑制癌细胞中的端粒酶活性或原癌基因的特异性转录调节而具有巨大的治疗(例如抗癌)潜力。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Real-Time Monitoring of Ligand Binding to G-Quadruplex and Duplex DNA by Whispering Gallery Mode Sensing
  • DOI:
    10.1021/acssensors.6b00301
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Sirirat Panich;M. Sleiman;Isobel Steer;S. Ladame;J. Edel
  • 通讯作者:
    Sirirat Panich;M. Sleiman;Isobel Steer;S. Ladame;J. Edel
Bioengineering Innovative Solutions for Cancer
癌症生物工程创新解决方案
  • DOI:
    10.1016/b978-0-12-813886-1.00005-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Al Sulaiman D
  • 通讯作者:
    Al Sulaiman D
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

SERS探针诱导TAM重编程调控头颈鳞癌TIME的研究
  • 批准号:
    82360504
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
华蟾素调节PCSK9介导的胆固醇代谢重塑TIME增效aPD-L1治疗肝癌的作用机制研究
  • 批准号:
    82305023
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于MRI的机器学习模型预测直肠癌TIME中胶原蛋白水平及其对免疫T细胞调控作用的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
结直肠癌TIME多模态分子影像分析结合深度学习实现疗效评估和预后预测
  • 批准号:
    62171167
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Time-lapse培养对人类胚胎植入前印记基因DNA甲基化的影响研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
萱草花开放时间(Flower Opening Time)的生物钟调控机制研究
  • 批准号:
    31971706
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高频数据波动率统计推断、预测与应用
  • 批准号:
    71971118
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Time-of-Flight深度相机多径干扰问题的研究
  • 批准号:
    61901435
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于线性及非线性模型的高维金融时间序列建模:理论及应用
  • 批准号:
    71771224
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    49.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Finite-time Lyapunov 函数和耦合系统的稳定性分析
  • 批准号:
    11701533
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

CAREER: Secure Miniaturized Bio-Electronic Sensors for Real-Time In-Body Monitoring
职业:用于实时体内监测的安全微型生物电子传感器
  • 批准号:
    2338792
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
OAC Core: Cost-Adaptive Monitoring and Real-Time Tuning at Function-Level
OAC核心:功能级成本自适应监控和实时调优
  • 批准号:
    2402542
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Real-Time Monitoring Networks and Transport Emissions for Tailored Zero Pollution Action Plans in European Cities
实时监测网络和交通排放,为欧洲城市量身定制零污染行动计划
  • 批准号:
    10107404
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    EU-Funded
NSF Convergence Accelerator Track L: Innovative chemical microsensor development for in situ, real-time monitoring of priority water pollutants to protect water quality
NSF Convergence Accelerator Track L:创新化学微传感器开发,用于对重点水污染物进行原位实时监测,以保护水质
  • 批准号:
    2344373
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
MoRTEC (Monitoring Real Time Electricity Consumption)
MoRTEC(监控实时用电量)
  • 批准号:
    10111939
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Dynamic temperature measurement and real-time monitoring for characterising material formability during straining
动态温度测量和实时监控,用于表征应变期间材料的可成形性
  • 批准号:
    10089588
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
PFI-TT: Compact, Coherent, Hydrophone Array Systems for Real-Time, Instantaneous, Wide-Area, Ocean Acoustic Monitoring from Wind Farms and Other Ocean Platforms
PFI-TT:紧凑、相干、水听器阵列系统,用于风电场和其他海洋平台的实时、瞬时、广域海洋声学监测
  • 批准号:
    2345791
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Semantic and Goal-oriented Status Updating for Real-time Inference, Monitoring, and Decision-Making
职业:语义和目标导向的状态更新,用于实时推理、监控和决策
  • 批准号:
    2239677
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
BoCP-Implementation: Eco-evolutionary dynamics of rewilding: Real-time genetic monitoring of large-mammal community reassembly
BoCP-实施:野化的生态进化动力学:大型哺乳动物群落重组的实时基因监测
  • 批准号:
    2225088
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Membrane-based real-time ammonia monitoring system for sewage treatment
污水处理膜式氨氮实时监测系统
  • 批准号:
    IE230100593
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Early Career Industry Fellowships
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了