Regulace genové exprese prostřednictvím CRISPR interference a CRISPR aktivace

Daniela UHRINOVÁ

Bachelor's thesis

Regulation of gene expression through CRISPR interference and CRISPR activation

Abstract:

Bakalářská práce se věnuje regulaci genové exprese pomocí CRISPR interference (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Současná CRISPR/Cas9 technologie využívající single-guide RNA (sgRNA) a endonukleázu Cas9 je odvozená od prokaryotního imunitního systému bránící buňku před napadením proti cizorodému genetickému elementu. Technologie je hojně využívaná v oblasti editace genomu, jelikož pomocí jediné molekuly sgRNA, která má sekvenci komplementární k sekvenci genu našeho zájmu, jsme schopni díky endonukleáze Cas9 specificky narušit oblast DNA právě v tomto místě. Ve vědeckém světe je již používaná i modifikovaná verze endonukleázy Cas9, která se označuje jako dCas9 (dead Cas9), která na rozdíl od modifikace molekuly DNA jen reguluje expresi daného genu. Gen tedy můžeme buď aktivovat, nebo inhibovat s použitím příslušných aktivačních a inhibičních domén navázaných na dCas9. Nukleosidový derivát PNH 173 je látka, která významně ovlivňuje proliferační vlastnosti nádorových buněčných linií. K odhalení molekulárních cílů daného nukleosidového derivátu byla použita data z CRISPR inaktivačního screeningu, ve kterém bylo využito spojení proteinu dCas9 s inhibiční doménou KRAB (Krüppel associated box). Smyslem shromáždění poznatků o CRISPR aktivaci je potenciální použití metody ke srovnávacímu CRISPR aktivačnímu screeningu, který by sloužil primárně k odhalení mechanismu rezistence potenciálních antineoplastických léčiv.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the regulation of gene expression by CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) interference. The current CRISPR/Cas9 technology using single-guide RNA (sgRNA) and Cas9 endonuclease is derived from the prokaryotic immune system defending the cell from an attack against a foreign genetic element. The technology is widely used in the field of genome editing, as by using a single molecule of sgRNA - which has a sequence complementary to that of the gene of our interest - we can cut a region of DNA at this specific location thanks to the Cas9 endonuclease. A modified version of Cas9 endonuclease, called dCas9 (dead Cas9), is already being used in the scientific world, which, unlike cutting a DNA molecule, only regulates the expression of the genes. The gene can, therefore, be either activated or inhibited using the appropriate activation and inhibition domains linked to dCas9. The nucleoside derivative PNH 173 is a chemical compound significantly affecting the proliferative properties of cancer cell lines. Data from a CRISPR inactivation screen was used to uncover the molecular targets of the nucleoside derivative, in which the fusion of the dCas9 protein to the Krüppel associated box (KRAB) inhibitory domain was utilized. The purpose of collecting more theoretical information about CRISPR activation is to potentially use this method to perform a comparative CRISPR activation screen to uncover the mechanism of resistance toward studied compounds.

Keywords

CRISPR, Cas9, dCas9, sgRNA, PNH 173

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Agáta Kubíčková, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Molecular and Cell Biology / Molecular and Cell Biology