Descripción del proyecto
Luz, cámara y acción: instantáneas de proteínas en movimiento
Las proteínas son omnipresentes y sus cambios dinámicos de conformación subyacen a procesos prácticamente ilimitados en las células. Tomar instantáneas tridimensionales de estos cambios a lo largo del tiempo permitiría comprender mejor procesos como la catálisis enzimática, la transducción de señales y el plegamiento de proteínas. Sin embargo, las proteínas son flexibles y delicadas, lo que dificulta el estudio de sus estructuras. El equipo del proyecto FemtoPix, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende hacer realidad la obtención ultrarrápida de imágenes de proteínas individuales hidratadas mediante la tecnología láser de electrones libres de rayos X. El equipo desarrollará diagnósticos para muestras de tamaño nanométrico, nuevos instrumentos de entrega de muestras para permitir la obtención de imágenes de difracción de rayos X de proteínas individuales y un enfoque para la obtención de imágenes de proteínas individuales con resolución temporal utilizando el rango de energía de rayos X tiernos. Allanará el camino a la grabación de películas moleculares.
Objetivo
Conformational dynamics are crucial for the functioning of most macromolecules and a deeper understanding of these motions holds great promise for future discoveries in biology. But it is difficult to probe the structure of macromolecules away from their most stable conformations, and time-resolved studies remain limited by the available techniques.
Today a new generation of XFELs is growing. The extremely short pulse duration, high pulse intensity and repetition rate of these lasers offer new research opportunities in physics, chemistry, and biology.
Since the first XFELs were proposed, the idea of obtaining images of individual proteins frozen in time has fascinated and inspired many, and we have been at the forefront of this quest. The combination of advances in XFEL technology with ESI has brought the dream of imaging hydrated single proteins by X-ray diffraction within reach.
Currently time-resolved studies in solution in the sub-ms range are done through solution X-ray scattering or spectroscopic methods, but they can only provide limited structural information. XFELs provide a way to dramatically improve our understanding of these time-scales. This proposal aims to develop the science and technology to make ultrafast single-protein imaging a reality, through a three-step approach: (I) develop diagnostics suitable for nanosized samples, (II) enable single protein X-ray diffraction imaging through new sample delivery instrumentation, (III) perform time-resolved single protein imaging experiments using the unexplored tender X-ray energy range.
Ultrafast imaging of macromolecules will reveal new horizons. As a single-molecule method with high time-resolution, it enables imaging the structural changes associated with fundamental processes such as enzyme catalysis, allosteric signal transduction or even protein folding. It also opens a way to record molecular movies and mapping the conformational landscape of isolated macromolecules for the first time.
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsprotein folding
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physicsultrafast lasers
- natural sciencesbiological sciencesbiophysics
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
751 05 Uppsala
Suecia