Nanomaterial-based DNA scissors
- Reference number
- SAB23-0003
- Project leader
- Ye, Lei
- Start and end dates
- 241101-251031
- Amount granted
- 2 745 271 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
DNA scissors have proven invaluable in gene editing, diagnostics, and therapeutics. Synthetic DNA scissors made from nanomaterials have enormous potential for a wide range of applications due to their high stability, scalability, and low production costs. The objective of this project is to develop new nanomaterial-based DNA scissors by utilizing the DNA-cutting activity of metal complexes and metal oxide nanoparticles to achieve catalytic cleavage. To ensure DNA cleavage at targeted locations, specific guiding molecules will be used. The proposed research aims to design and synthesize generic scaffolds for catalytic metals that can accommodate a guiding sequence like the guide RNA used in CRISPR-Cas systems. By providing an optimal microenvironment for the catalytic sites, the synthetic scaffolds will contribute to achieving high catalytic efficiency. The guiding sequence will enable sequence-specific recognition and binding of the target DNA. The research outcome will provide solutions to challenging problems, such as rapid and sensitive analytical detection and the next generation of antimicrobials. Additionally, the proposed research will lead to novel gene editing tools with a wide range of potential applications.
Popular science description
DNA-saxar är ovärderliga verktyg för genredigering, diagnostik och terapi. Syntetiska DNA-saxar har enorm potential för tillämpningar på grund av deras höga stabilitet, skalbarhet och låga produktionskostnader. Målet med detta projekt är att utveckla nya nanomaterialbaserade DNA-saxar. Vi planerar att använda DNA-skärningsaktiviteten hos metallkomplex och metalloxidnanopartiklar för att uppnå katalytisk klyvning. Specifika vägledande molekyler kommer att användas för att säkerställa DNA-klyvning på riktade platser. Forskningsresultatet kommer att ge lösningar på utmanande problem, såsom snabb och känslig analytisk upptäckt och nästa generation av antimikrobiella medel. Den föreslagna forskningen syftar till att utveckla en ny metod för DNA-klyvning med hjälp av artificiella enzymer som efterliknar effektiviteten och sekvensselektiviteten hos CRISPR-Cassystemet. Denna forskning är betydelsefull eftersom den har potential att övervinna begränsningarna hos befintliga metoder för DNA-klyvning och möjliggöra en rad nya tillämpningar inom molekylärbiologi, biokemisk analys och bioteknik. Den vetenskapliga nyheten i denna forskning ligger i utvecklingen av artificiella enzymer som kan fungera som endonukleaser för sekvensselektiv DNA-klyvning genom att lära av CRISPR-Cassystemen. Mer specifikt kommer den föreslagna forskningen att designa och syntetisera generiska ställningar för katalytiska metaller som kan rymma en vägledande sekvens som guide-RNA som används i CRISPR-Cas-system. De syntetiska ställningarna kommer att ge en optimal mikromiljö för de katalytiska platserna för att uppnå hög effektivitet. Den vägledande sekvensen kommer att möjliggöra sekvensspecifik igenkänning och bindning av mål-DNA:t. Genom att optimera sammansättningen och strukturen av artificiella enzymer, ska vi att att uppnå hög specificitet och effektivitet för DNA-klyvning.