MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798346867340
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31332797
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a540
■1001  ▼aTong,  Yuquan.
■24510▼aTranscriptome-Wide  Mapping  of  Small-Molecule  RNA-Binding  Sites  and  Conversion  into  Degraders
■260    ▼a[Sl]▼bThe  Scripps  Research  Institute▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a723  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Disney,  Matthew  D.;Griffin,  Patrick  R.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Scripps  Research  Institute,  2024.
■520    ▼aOriginally  considered  merely  as  an  intermediate  biomolecule  bridging  the  genome  and  the  proteins,  RNA  is  now  established  to  play  various  key  functions  beyond  translating  proteins.  Ranging  from  catalyzing  chemical  reactions  to  regulating  gene  expression,  and  from  activating  cellular  responses  to  performing  intercellular  communications,  the  roles  of  RNA  are  evident  in  nearly  every  aspect  of  cellular  processes  in  both  health  and  disease  biology.  Notably,  the  diverse  functions  of  RNA  depend  on  their  3D  structures,  with  harbors  vast  yet  largely  unexplored  opportunities  to  be  targeted  by  small  molecules.  Over  the  past  decades,  small  molecules  targeting  RNA  as  potential  precision  medicines  has  garnered  increasing  attention  in  both  academia  and  industry,  as  growing  efforts  have  been  devoted  into  this  field  to  discover  bioactive  small  molecules  that  can  module  RNA  biology  in  a  precise  and  predictable  manner.  Starting  with  antibiotics  like  Streptomycin  targeting  ribosomal  RNA  of  bacteria,  the  chemical  space  of  RNA-targeted  small  molecules  has  been  expanded  to  include  more  scaffolds  such  as  benzimidazoles,  diphenylfurans,  and  many  others.  Consequently,  the  classes  of  RNA  targetable  by  small  molecules  have  also  been  expanded,  including  viral  RNA,  human  mRNA,  and  microRNA  precursors,  where  small  molecules  elicit  bioactivity  via  a  broad  spectrum  of  mechanisms,  including  disrupting  frameshifting,  inhibiting  translation,  and  repressing  the  biogenesis  of  mature  microRNA.  While  the  field  of  targeting  RNA  with  small  molecules  is  rapidly  growing  with  an  exciting  and  promising  outlook,  clinical  success  of  RNA-targeted  small  molecules  remains  elusive.  To  bridge  the  gap  between  benchtop  discovery  and  clinical  applications  and  to  accelerate  the  development  of  RNA-targeted  small  molecules  as  precision  medicines,  my  thesis  aims  to  overcome  two  main  challenges  in  this  field:  (1)  augmenting  the  bioactivity  of  RNA  binders  and  (2)  understanding  small-molecule  RNA  interactions  in  live  cells.  The  first  challenge  stems  from  the  observation  that  many  RNA  binders  are  inactive  in  cells;  that  is,  the  simple  binding  of  these  small  molecules  does  not  affect  the  native  function  of  target  RNA  and  therefore  is  biologically  silent.  To  address  this  challenge,  we  converted  RNA  binders  into  heterobifunctional  degraders  by  appending  them  with  a  small  molecule  that  locally  activates  endogenous  RNase  L  to  cleave  the  bound  RNA  target  in  a  precise  and  stoichiometric  manner  (Chapters  II  to  III).  We  have  demonstrated  the  application  of  this  strategy,  dubbed  RiboTAC  (ribonuclease  targeting  chimera),  to  a  broad  range  of  RNA  targets  and  diseases,  ranging  from  human  mRNA  to  microRNA  precursors,  and  from  neurodegenerative  diseases  to  cancers.  Notably,  my  thesis  has  reported  the  first  literature  example  of  converting  inactive  RNA  binders  into  bioactive  RiboTAC  degraders,  highlighting  the  potential  and  generalizability  of  this  approach  to  augment  the  function  of  RNA  binders  even  when  the  binding  itself  is  biologically  inactive.In  the  second  part  of  my  thesis  (Chapters  IV  to  V),  we  aim  to  develop  an  unbiased,  transcriptome-wide  platform  to  map  small-molecule  RNA  interactions  in  intact  biological  systems.  While  many  high-throughput  assays  for  screening  RNA  binders  have  been  established  in  vitro,  folding  RNA  in  a  tube  may  not  fully  capture  its  structures  and  dynamics  from  its  native  cellular  environment.  Therefore,  direct  probing  of  small-molecule  RNA  interactions  in  live  cells  provide  valuable  information  that  can  be  leveraged  to  identify  novel  RNA  binders  and  RNA  structures,  to  assess  the  selectivity  of  lead  RNA-targeted  compounds,  and  to  investigate  the  ligandability  of  the  human  transcriptome.  To  achieve  this  goal,  we  integrated  covalent  chemistry  with  next-generation  sequencing,  the  former  enabling  mapping  the  binding  sites  of  small  molecules  to  RNA  targets  while  the  latter  allowing  for  transcriptome-wide  profiling.  We  further  applied  this  platform  to  study  RiboTACs,  comparing  the  targets  bound  to  the  ones  cleaved  by  RiboTACs.  Importantly,  our  results  revealed  that  only  a  small  fraction  of  bound  RNA  targets  are  cleaved  by  RiboTACs,  driven  by  factors  such  as  the  local  RNA  structures  near  the  small  molecule  binding  sites  and  the  thermodynamic  stability  of  bound  RNA  structures.  These  results  not  only  led  to  the  discovery  of  isoform-specific  RiboTACs  targeting  cancer-dependent  mRNAs,  but  also  laid  the  foundation  for  understanding  the  selectivity  and  potency  of  RiboTACs  for  the  rational  design  and  optimization  for  this  class  of  heterobifunctional  compounds.Collectively,  my  thesis  has  showcased  the  potential  and  generalizability  of  RiboTACs  by  enhancing  the  potency  of  bioactive  RNA  binders,  and  by  converting  inactive  RNA  binders  into  bioactive  degraders.  To  study  factors  affecting  the  selectivity  and  potency  of  RiboTACs  in  live  cells,  my  thesis  presents  the  development  of  an  unbiased,  transcriptome-wide  platform  to  map  small-molecule  RNA  binding  sites  and  to  profile  RiboTAC  cleavages  in  a  massively  paralleled  and  target-agnostic  manner.  Broadly,  my  thesis  has  provided  a  streamlined  platform  for  augmenting  the  function  of  RNA  binders  and  for  unveiling  the  patterns  of  ligandability  of  the  human  transcriptome.
■590    ▼aSchool  code:  1179.
■650  4▼aChemistry
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aBiochemistry
■653    ▼aTranscriptome
■653    ▼aRNA  binding  sites
■653    ▼aIntercellular  communication
■653    ▼amicroRNAs
■690    ▼a0485
■690    ▼a0379
■690    ▼a0487
■71020▼aThe  Scripps  Research  Institute▼bChemical  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-06B.
■790    ▼a1179
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162542▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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