Opis projektu
Białka Argonaute zabierają nas na nową wyprawę w edycji genów
Białka Argonaute to wszechobecna i dobrze zachowana rodzina, która wycisza ekspresję genów na różne sposoby, z szeroko zakrojonymi skutkami. Na przykład niektóre prokariotyczne białka Argonaute uczestniczą w obronie gospodarza poprzez zakłócenia DNA. Eukariotyczne białka kontrolują lub modulują szeroką gamę procesów poprzez zakłócenia RNA. Niedawno poznano ich rolę w alternatywnym dzieleniu oraz naprawie dwuniciowych pęknięć DNA. Oczywiście wykorzystanie tych supercząstek do ukierunkowanego edytowania genomu może mieć ogromny wpływ na różne dziedziny, od rolnictwa po medycynę. Finansowany przez UE projekt ARGO planuje określić strukturę i funkcję nowych naturalnych wariantów, co umożliwiłoby wytwarzanie ich syntetycznych odpowiedników. Droga ku przyszłym zastosowaniom zaczyna się z ARGO.
Cel
Argonaute nucleases are key players of the eukaryotic RNA interference (RNAi) system. Using small RNA guides, these Argonaute (Ago) proteins specifically target complementary RNA molecules, resulting in regulation of a wide range of crucial processes, including chromosome organization, gene expression and anti-virus defence. Since 2010, my research team has studied closely-related prokaryotic Argonaute (pAgo) variants. This has revealed spectacular mechanistic variations: several thermophilic pAgos catalyse DNA-guided cleavage of double stranded DNA, but only at elevated temperatures. Interestingly, a recently discovered mesophilic Argonaute (CbAgo) can generate double strand DNA breaks at moderate temperatures, providing an excellent basis for this ARGO project. In addition, genome analysis has revealed many distantly-related Argonaute variants, often with unique domain architectures. Hence, the currently known Argonaute homologs are just the tip of the iceberg, and the stage is set for making a big leap in the exploration of the Argonaute family. Initially we will dissect the molecular basis of functional and mechanistic features of uncharacterized natural Argonaute variants, both in eukaryotes (the presence of an Ago-like subunit in the Mediator complex, strongly suggests a regulatory role of an elusive non-coding RNA ligand) and in prokaryotes (selected Ago variants possess distinct domains indicating novel functionalities). After their thorough biochemical characterization, I aim at engineering the functionality of the aforementioned CbAgo through an integrated rational & random approach, i.e. by tinkering of domains, and by an unprecedented in vitro laboratory evolution approach. Eventually, natural & synthetic Argonautes will be selected for their exploitation, and used for developing original genome editing applications (from silencing to base editing). Embarking on this ambitious ARGO expedition will lead us to many exciting discoveries.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-ADG - Advanced GrantInstytucja przyjmująca
6708 PB Wageningen
Niderlandy