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Computational design of synthetic flaviviral xrRNAs
Katrin Gutenbrunner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Bioinformatik
Betreuer*in
Ivo Hofacker
DOI
10.25365/thesis.79368
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-31144.14505.536288-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit präsentiert die Entwicklung eines computergestützten Modells für das Design synthetischer RNAs, die die strukturellen und funktionellen Eigenschaften natürlicher flaviviraler exoribonuklease-resistenter RNAs (xrRNAs) imitieren. Der Fokus des Designs liegt auf zwei Untergruppen des Orthoflavivirus: Mosquito-borne Flavivirus (MBFV) und Tick-borne Flavivirus (TBFV), wobei der Schwerpunkt auf der Erreichung der 5’- 3’-Exoribonuklease 1 (XRN1)-Resistenz liegt. Das Modell wurde unter Verwendung des Frameworks Infrared erstellt und kombiniert Sequenzbeschränkungen mit strukturellen Vorgaben, um kritische Elemente wie Pseudoknoten und die einzigartige ringartige Tertiärstruktur zu reproduzieren, die für die Resistenz erforderlich sind. Durch iteratives Verfeinern konnte das Modell erfolgreich synthetische Sequenzen generieren, die sowohl in der Sekundär- als auch in der Tertiärstrukturanalyse eine starke Ähnlichkeit zu natürlichen xrRNAs aufwiesen. Insbesondere erzeugte das MBFV-basierte Modell Sequenzen, welche eine durch experimentelle Tests validierte Resistenz gegen Xrn1 zeigten, während das TBFV-basierte Modell nur teilweise erfolgreich war. Diese Studie demonstriert die Möglichkeit, RNA-Sequenzen mit spezifischen Resistenzeigenschaften rechnerisch zu entwerfen. Zukünftige Arbeiten könnten die Integration von synthetischen xrRNAs in funktionale Riboswitches anstreben und so den Weg für innovative Anwendungen in der synthetischen Biologie ebnen.
Abstract
(Englisch)
This thesis presents the development of a computational framework for designing synthetic RNAs that mimic the structural and functional properties of natural flaviviral exoribonuclease-resistant RNAs (xrRNAs). The design focuses on two subgroups of orthoflaviviruses: mosquito-borne flaviviruses (MBFV) and tick-borne flaviviruses (TBFV), with an emphasis on achieving 5’-3’ exoribonuclease 1 (Xrn1) resistance. The computational model was built using the Infrared framework and combined sequence constraints with structural scaffolds to replicate critical elements such as pseudoknots and the unique ring-like tertiary structure required for resistance. Through iterative refinement, the model successfully generated synthetic sequences that demonstrated strong similarity to natural xrRNAs in both secondary and tertiary structure analyses. In particular, the MBFV-based model produced sequences that exhibited resistance to Xrn1, validated by experimental testing, while the TBFV-based model showed only partial success. This study demonstrates the possibility of computationally designing RNA sequences with specific resistance properties. Future work aims to integrate synthetic xrRNAs into functional riboswitches, paving the way for innovative applications in synthetic biology.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Bioinformatik RNA Design Orthoflavivirus xrRNA
Schlagwörter
(Englisch)
Bioinformatics RNA design Orthoflavivirus xrRNA
Autor*innen
Katrin Gutenbrunner
Haupttitel (Englisch)
Computational design of synthetic flaviviral xrRNAs
Paralleltitel (Deutsch)
Computergestütztes Design synthetischer flaviviraler xrRNAs
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
vii, 104 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ivo Hofacker
Klassifikationen
42 Biologie > 42.32 Virologie ,
54 Informatik > 54.99 Informatik. Sonstiges
AC Nummer
AC17651062
Utheses ID
76480
Studienkennzahl
UA | 066 | 875 | |