DNA origami metody pro studium radiačního poškození na jednotlivých molekulách DNA

• Název práce v češtině: DNA origami metody pro studium radiačního poškození na jednotlivých molekulách DNA
• Název v anglickém jazyce: DNA origami methods for „in singulo“ studies of radiation damage to DNA
• Klíčová slova: DNA|nanostruktury|radiační poškození|DNA origami
• Klíčová slova anglicky: DNA|nanostructures|radiation damage|DNA origami
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. (32-UFCHAV)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jaroslav Kočišek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Bude upřesněno, podrobnější informace e-mailem [e-mail].

Student se seznámí s aktuálním stavem problematiky studia radiačního poškození na jednotlivých molekulách (in singulo); dále zvládne technikou přípravy DNA nanostruktur a jejich analýzu pomocí mikroskopie atomárních sil; připraví nanostruktury pro studium interakce DNA sekvencí s ionizujícím zářením. Student se zapojí se do měření radiačního poškození na pracovištích v ČR i zahraničí a do prezentace výsledků na konferencích a formou publikací.

Seznam odborné literatury

[1] Chandrasekaran, A.R.: Beyond the Fold: Emerging Biological Applications of DNA Origami. Chembiochem. 17, 1081-9 (2016)

[2] Sala, L. et al.: Different Mechanisms of DNA Radiosensitization by 8-Bromoadenosine and 2′-Deoxy-2′-fluorocytidine Observed on DNA Origami Nanoframe Supports
J. Phys. Chem. Lett. 13, 17, 3922–3928 (2022)

[3] Sala, L. et al.: Cisplatin-Cross-Linked DNA Origami Nanostructures for Drug Delivery Applications, ACS Appl. Nano Mater5, 13267–13275 (2022)

Předběžná náplň práce

Motivací je porozumění mechanizmům sensibilace DNA vůči ionizujícímu zářením pro racionální návrh nových chemo-radio terapeutik a teranostik.
Cílem práce je studium mechanismů radiačního poškození na jednotlivých přesně definovaných sekvencích DNA v in singulo experimentech na DNA origami nanostrukturách. DNA origami nanostruktury jsou připravovány programovaným skládáním dlouhého vlákna DNA a nacházejí uplatnění ve spektru medicínských i výzkumných aplikací.[1] V práci použijeme nanostruktury DNA jako podklad umožňující detailní studium poškození DNA ionizujícím zářením. Popis metodologie aktuálně používané v naší laboratoři je v publikaci [2].
Téma umožňuje zapojení studenta do přípravy nových typů DNA origami nanostruktur, jejich analýzy různými analytickými metodami a zobrazování AFM a TEM metodami a do samotných radiačních experimentů.
Část projektu se uskuteční na UFCH J.Heyrovského AV ČR v Praze, část může být realizována na některém ze zahraničních spolupracujících pracovišť, ku příkladu University of Potsdam (DE), GANIL (FR) nebo University of Innsbruck (AT).

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The main motivation is to understand the mechanisms of DNA sensitization to ionizing radiation for the rational design of novel chemo-radio therapeutic and theranostic agents.
The project will utilize DNA origami nanostructures to study radiation damage to precisely defined sequences of DNA. DNA origami nanostructures are prepared by programmed folding of a long strand of DNA and have become popular in a range of medical and research applications.[1] We will use DNA nanostructures as templates for the attachment of precisely defined DNA sequences for irradiation experiments. Details of the currently used methodology can be found in our work [2]
The student can work on the design and preparation of novel types of DNA nanostructures, their analysis using various analytical methods, imaging using AFM and TEM, or individual irradiation experiments. Work will be executed at J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry in Prague with possible research stays at several collaborating institutions abroad, e.g. University of Potsdam (DE), GANIL (FR), or University of Innsbruck (AT).