Description du projet
Sonder la structure et les dynamiques des protéines à l’échelle du nanomètre
Présenté pour la première fois en 2012, le transfert monomoléculaire d’énergie induit par les métaux permet de déterminer la position de molécules individuelles près d’une surface métallique avec une précision de l’ordre du nanomètre. Lorsqu’une molécule fluorescente est approchée du métal, elle transfère son état énergétique excité à des plasmons de surface présents dans le métal. Les chercheurs ont utilisé cette méthode afin de cartographier des membranes cellulaires à la résolution axiale nanométrique. L’objectif du projet smMIET, financé par l’UE, est d’élargir les applications potentielles de ce nouveau concept de localisation monomoléculaire. Le projet appliquera plus spécifiquement la technologie afin de résoudre la structure globale de complexes macromoléculaires, les fluctuations conformationnelles de protéines intrinsèquement désordonnées, les dynamiques des membranes lipidiques, ou le transport de protéines à travers des bicouches lipidiques.
Objectif
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).
Champ scientifique
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopysuper resolution microscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyfluorescence lifetime imaging
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculeslipids
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopy
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
37073 Gottingen
Allemagne