Descripción del proyecto
Estudio de la estructura y la dinámica de las proteínas a nanoescala
La técnica de transferencia de energía de molécula única inducida por metal, desarrollada por primera vez en 2012, puede emplearse para identificar la ubicación de moléculas únicas cerca de una superficie metálica con una precisión nanométrica. Cuando una molécula fluorescente se aproxima a una superficie metálica, transfiere su energía de estado excitado a los plasmones superficiales del metal. Los investigadores han utilizado este método para mapear membranas celulares con una resolución axial nanométrica. El objetivo del proyecto financiado con fondos europeos smMIET es ampliar las posibles aplicaciones de esta técnica novedosa de localización de molécula única. En concreto, el proyecto empleará está tecnología para determinar la estructura general de complejos macromoleculares, las fluctuaciones conformacionales de proteínas intrínsecamente desordenadas, la dinámica de membranas lipídicas o el transporte de proteínas a través de bicapas lipídicas.
Objetivo
The core aim of the project is to develop the technology of Single-Molecule Metal-Induced Energy Transfer (smMIET) for resolving macromolecular structure and dynamics with sub-nanometre spatial resolution and nanosecond temporal resolution. Metal-Induced Energy Transfer or MIET was first developed in our group in 2012 for mapping cellular membranes with nanometre axial resolution. It exploits the effect that a fluorescent molecule, when brought close to a metal surface, can transfer its excited state energy to surface plasmons in the metal, which leads to a strong distance-dependence of its fluorescence lifetime and intensity. This strong lifetime-distance dependence allows for converting a measured fluorescence lifetime into a distance from the metal surface. Combining this concept with single-molecule localization super-resolution microscopy and with fluorescence correlation spectroscopy will resolve three-dimensional structures with nanometre isotropic resolution, and structural dynamics on the nanometre length scale with nanosecond temporal resolution. Among its many applications, the project will develop and apply smMIET for resolving the global structure of macromolecular complexes and its dynamics, the conformational fluctuations of intrinsically disordered proteins, the dynamics of lipid membranes in a leaflet-resolved manner, or the transport of proteins across lipid bilayers. We will establish smMIET as a toolbox for structural and molecular biology that is comparable and complementary in its usefulness and versatility to conventional Förster Resonance Energy Transfer (FRET) or Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS).
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopysuper resolution microscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyfluorescence lifetime imaging
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculeslipids
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopy
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-ADG - Advanced GrantInstitución de acogida
37073 Gottingen
Alemania