Single molecule resolution imaging of stressed DNA - the next paradigm shift in cancer therapy design?
受压 DNA 的单分子分辨率成像——癌症治疗设计的下一个范式转变?
基本信息
- 批准号:2747435
- 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:2022
- 资助国家:英国
- 起止时间:2022 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Background: Changes in genomic stability, DNA replication, DNA damage and repair underpin carcinogenesis. Over the last 15 years the Bryant lab has pioneered targeting the DNA damage response (DDR) in cancer. This has caused a shift in precision medicine (e.g. PARP inhibitors), whilst drugs that alter replication (e.g. topoisomerase inhibitors) remain the cornerstone of cancer therapy. Despite this, the topology of DNA during cancer cell replication and under therapy is poorly understood because we lack tools to quantitatively determine the topological state of DNA. Here we partner with the Pyne lab to combine cell biology and high-resolution single-molecule imaging to understand how the topological landscape of DNA during replication affects DNA processing to understand and identify novel opportunities for therapeutic intervention. Objectives:1. Quantify the topology of DNA intermediates formed during cancer cell replication2. Determine how oncogene overexpression alters the topology of DNA intermediates3. Establish how the topology of DNA affects the activity of chemotherapeutic agents and correlate this with cellular survival, replication kinetics and the DNA damage responseNovelty: This project applies our cutting-edge single-molecule Atomic Force Microscopy (AFM) techniques, capable of visualising the double helix of individual DNA molecules, to determine the structure of previously undefined replication/repair intermediates. AFM allows us to explore for the first time how oncogene and therapy induced replicative stress affects the structure and conformation of DNA intermediates. Given the emergence of replication and DDR inhibitors as therapeutic agents, and the increasing awareness of the biophysical forces that act on DNA to influence cell behaviour, this project is perfectly positioned to progress our understanding of how DNA topology contributes to cancer progression and therapy response.Experimental Approach:You will receive training in high-resolution single-molecule imaging, cell biology and oncology. You will use high-resolution AFM to visualise individual DNA intermediates with double helical resolution and develop our quantitative image analysis tools to explicitly determine the topology of intermediate structures. You will use our inducible cell lines to overexpress oncogenes such as MYC, RAS and cyclin E; and a range of chemotherapeutic agents to induce replicative stress. You will correlate AFM findings with cellular DNA damage response assays including survival, molecular fibres (replication speed/stalling), COMET assays (DNA breaks) and immunofluorescence (repair foci and R-loops). We collaborate internationally with academia and industry across the sciences and engineering, with downstream impact in therapeutic development. You will join a collaborative, supportive research community at Sheffield, with world-leading single-molecule and nucleic acid research centres.
背景:基因组稳定性、DNA 复制、DNA 损伤和修复的变化是癌症发生的基础。在过去 15 年里,Bryant 实验室率先针对癌症中的 DNA 损伤反应 (DDR)。这导致了精准医学(例如 PARP 抑制剂)的转变,而改变复制的药物(例如拓扑异构酶抑制剂)仍然是癌症治疗的基石。尽管如此,由于我们缺乏定量确定 DNA 拓扑状态的工具,人们对癌细胞复制和治疗期间 DNA 拓扑结构知之甚少。在这里,我们与 Pyne 实验室合作,将细胞生物学和高分辨率单分子成像结合起来,以了解复制过程中 DNA 的拓扑景观如何影响 DNA 处理,从而了解和识别治疗干预的新机会。目标:1。量化癌细胞复制过程中形成的 DNA 中间体的拓扑结构2。确定癌基因过度表达如何改变 DNA 中间体的拓扑结构3。确定 DNA 拓扑结构如何影响化疗药物的活性,并将其与细胞存活、复制动力学和 DNA 损伤反应联系起来新颖性:该项目应用我们尖端的单分子原子力显微镜 (AFM) 技术,能够可视化单个 DNA 分子的双螺旋,以确定以前未定义的复制/修复中间体的结构。 AFM 让我们首次探索癌基因和治疗诱导的复制应激如何影响 DNA 中间体的结构和构象。鉴于复制和 DDR 抑制剂作为治疗剂的出现,以及人们对作用于 DNA 从而影响细胞行为的生物物理力的认识不断增强,该项目非常适合加深我们对 DNA 拓扑结构如何促进癌症进展和治疗反应的理解。 实验方法:您将接受高分辨率单分子成像、细胞生物学和肿瘤学方面的培训。您将使用高分辨率 AFM 以双螺旋分辨率可视化单个 DNA 中间体,并开发我们的定量图像分析工具来明确确定中间体结构的拓扑结构。您将使用我们的诱导细胞系来过度表达癌基因,例如 MYC、RAS 和细胞周期蛋白 E;以及一系列诱导复制应激的化疗药物。您将把 AFM 结果与细胞 DNA 损伤反应测定关联起来,包括存活、分子纤维(复制速度/停滞)、COMET 测定(DNA 断裂)和免疫荧光(修复灶和 R 环)。我们与科学和工程领域的学术界和工业界进行国际合作,对治疗开发产生下游影响。您将加入谢菲尔德的一个协作、支持性研究社区,该社区拥有世界领先的单分子和核酸研究中心。
项目成果
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专著数量(0)
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