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Innovative Protein labelling strategies for Spectroscopic high resolution Techniques

Descrizione del progetto

Migliorare l’etichettatura delle proteine per sostenere gli studi sulla dinamica a distanza

Le proteine svolgono un gran numero di funzioni nelle cellule e nei tessuti, molte delle quali si realizzano attraverso cambiamenti conformazionali; al contrario, i cambiamenti aberranti nella struttura delle proteine si associano spesso a condizioni patologiche. Il potenziamento della risonanza paramagnetica (PRE, paramagnetic resonance enhancement) o il trasferimento di energia per risonanza Förster a singola molecola (smFRET, single-molecule Förster resonance energy transfer), due tecniche spettroscopiche avanzate per lo studio della dinamica delle proteine in tempo reale in soluzioni che si basano sull’etichettatura specifica a seconda del sito, hanno permesso di misurare le interazioni su diverse distanze. Gli attuali approcci di etichettatura si affidano prevalentemente all’etichettatura casuale della cisteina con solo una manciata di sonde. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto InProSpecT mira a sviluppare fluorofori e strategie di etichettatura su misura, selettivi e facili da usare per smFRET e PRE, consentendo lo svolgimento di studi simultanei delle distanze e della dinamica delle proteine.

Obiettivo

Protein structures, including their complexes, determine their specific function and the molecular working mechanisms. The astonishing developments in X-ray crystallography and cryo-EM allow insights into atomic levels of protein structures, however, commonly on their static, solid state conformations. Nuclear magnetic resonance (NMR) and single molecule fluorescence spectroscopy, on the other hand, allow observations of protein dynamics in solution, in real-time. In particular, specific intermediate and long-range interactions can be measured using paramagnetic resonance enhancements (PRE) or single molecule Förster
Resonance Energy Transfer (smFRET), requiring site-specific labelling with paramagnetic or fluorescence probes, respectively.
Naturally, the choice of the label and its covalent attachment to the protein are critical, however, traditional approaches rely on random cysteine labelling with only a handful of available probes, making measurements difficult to interpret and laborious. As such, there is an urgent demand to develop custom-tailored, selective, orthogonal, easy to use chemical biology probes with excellent spectroscopic properties (for smFRET and PRE) to drive the field of protein structure and dynamics. This proposal tackles current limitations in the peptide/protein labelling field by creating state-of-the-art fluorophores for red/far-red smFRET. Building on this, the best performing dyes will be unleashed to defined labelling of intrinsically disordered and native proteins, in vitro and in cellulo, respectively. Next, these concepts will be expanded to be merged with intramolecular PRE probes to combine to date mutually exclusive spectroscopic properties. InProSpecT (Innovative Protein labelling strategies for Spectroscopic high resolution Techniques) pushes a bottom-up approach, from fluorophore design and labelling strategies ultimately linking two worlds to allow unprecedented, simultaneous studies of protein distances and dynamics.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinatore

FORSCHUNGSVERBUND BERLIN EV
Contributo netto dell'UE
€ 173 847,36
Costo totale
Nessun dato