Projektbeschreibung
Untersuchung mehrerer Gene gleichzeitig zur raschen Erkennung von Redundanzen
Die Ermittlung der genetischen Grundlage von Phänotypen sowie deren Verbindung zu Krankheit und Gesundheit wird durch die genetische Redundanz erschwert. Bei Genomen höherer Organismen kommt es häufig vor, dass zwei oder mehr Gene dieselbe Funktion erfüllen und dass die Deaktivierung einer oder mehrerer von ihnen sich kaum oder gar nicht auf den biologischen Phänotyp auswirken. Durch die CRISPR-Technologie, die auf einem Phänomen bei Prokaryoten zur Geneditierung aufbaut, konnten Forscherinnen und Forscher einen spezifischen DNS-Abschnitt in einer Zelle finden und verändern. Bisher waren zwei Targets jedoch das Maximum, was den Fortschritt bei der Enträtselung der Redundanzen hemmte. Das EU-finanzierte Projekt CRISPRcombo nutzt das Potenzial von CRISPR-Arrays, die auf natürliche Weise mehrere spezifische Guide-RNAs produzieren. Mittels CRISPR-Arrays entwickelt das Forschungsteam ein Hochdurchsatz-Screening, um auf viele Gen-Targets gleichzeitig hochzuskalieren. Das Projekt geht davon aus, unser Verständnis für CRISPR-Arrays und genetische Mechanismen mit Redundanz erheblich voranbringen zu können.
Ziel
A ubiquitous yet poorly understood theme pervading biology is redundancy, wherein seemingly equivalent components drive shared processes. In cases from development to pathogenesis, untangling the ensuing web of potential genetic interactions can be virtually impossible with conventional techniques. CRISPR technologies, with their propensity for multiplexing, are well poised to address this challenge. However, current CRISPR-based screens have not exceeded more than two targets at a time. Here, I will achieve a major leap forward for CRISPR-based screens and dissecting redundancy by harnessing a core yet underexplored part of CRISPR: CRISPR arrays. CRISPR arrays naturally form the immunological memory of CRISPR-Cas systems and produce multiple targeting gRNAs processed from a single transcript. The arrays are highly compact, genetically stable, and can encode hundreds of gRNAs. However, the repetitive repeats within each array have hampered their construction and widespread adoption. My group recently made a breakthrough with the modular one-pot assembly of long arrays and array libraries. This capability grants us the unique opportunity to develop the first high-throughput, CRISPR-based screens that readily scale to many gene targets at a time. In parallel, our first assembled arrays highlighted technical constraints to designing robust and highly active arrays. I posit that native CRISPR arrays have faced similar limitations and thus can inform the design of array libraries. I thus propose to
1) Develop design rules for CRISPR arrays yielding only intended and uniformly abundant guide RNAs.
2) Elucidate and exploit why CRISPR arrays are genetically stable.
3) Perform scalable combinatorial screens using redundancy by small RNAs in E. coli as a compelling case study.
If successful, this project will reveal unexplored properties of CRISPR arrays and, for the first time, achieve scalable combinatorial screens for interrogating redundancy throughout biology.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
38124 Braunschweig
Deutschland