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Next Generation Nanofluidic Devices for Single Molecule Analysis of DNA Repair Dynamics

Projektbeschreibung

Neue Untersuchungsmethode für Doppelstrangbrüche und DNS-Reparatur

Doppelstrangbrüche bei Chromosomen sind eine der vielen Arten von DNS-Schäden, die bei normalen zellulären Vorgängen oder durch Umwelteinflüsse auftreten können. Wenn keine Reparatur stattfindet, können Doppelstrangbrüche zum Zelltod führen. Wenn sie nicht fehlerfrei repariert werden, können Deletionen, Translokationen oder Fusionen in der DNS auftreten. Naturgemäß findet ein Doppelstrangbruch am Ende eines DNS-Strangs statt. Daher ist es schwierig, diesen mit herkömmlichen Methoden mit einzelnen DNA-Molekülen zu untersuchen, bei denen die DNS an ihren Enden fixiert wird. Das EU-finanzierte Projekt nanoDNArepair entwickelt eine Nanofluidik-Plattform, um die DNS-Reparatur auf der Ebene einzelner Moleküle untersuchen zu können. Nach dem Einfangen der DNS innerhalb eines nanofluidischen Kanals können durch einen senkrecht zur Ausrichtung des Kanals liegenden Schlitz Proteine hinzugefügt oder entfernt werden. Der bahnbrechende Aufbau wird Einblicke in bisher unerforschte räumliche und zeitliche Details der DNS-Reparatur bei DNS mit Genomlänge bei einzelnen DNS-Molekülen bieten.

Ziel

DNA-protein interactions are at the core of the function of every human cell. Single DNA molecule methods have revolutionized our understanding of such interactions. A vast majority of these methods are based on attaching the DNA, at one or both ends, to a bead or a surface. This gives ultimate control of the positioning of the DNA molecules and forces that can be applied to them but makes it difficult to investigate interactions with DNA ends, especially when more than one single DNA molecule is involved. Such interactions are however of fundamental importance, not the least in the repair of DNA double-strand breaks (DSBs), the most serious damage to our genetic material. In nanoDNArepair I will develop and use a method that allows analysis of DNA-protein interactions on large, single DNA molecules for DNA freely suspended in solution. The method is based on entropically trapping and stretching genomic length DNA molecules in nanofluidic channels and using an orthogonal nanoslit to expose the trapped DNA to proteins of interest. In contrast to all existing nanofluidic devices, the novel device allows active addition (or removal) of proteins to (from) the confined DNA and positioning of two or more DNA molecules in close proximity. We will use the device to study the main repair machinery for DSBs, non-homologous end-joining (NHEJ). In NHEJ a machinery of proteins finds the broken ends, protects them, holds them close and ligate the break. These steps are difficult to study with traditional single DNA molecule techniques, but perfectly suited for the nanofluidic device. The single molecule analysis can reveal stoichiometry, kinetics and dynamics of these processes, as well as identify important sub-populations, which is crucial for understanding the process. The outcome of the project will, in addition to the device, be improved understanding of genetic diseases, including cancer and strategies for development of novel drugs.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

ERC-COG - Consolidator Grant

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2019-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA AKTIEBOLAG
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
-
412 96 Goteborg
Schweden
Region
Södra Sverige Västsverige Västra Götalands län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

Begünstigte (1)