Projektbeschreibung
Vorhang auf und Licht an für die große Protein-Show
Proteine sind die wichtigsten Funktionsträger für nahezu alle Prozesse in einer Zelle sowie zwischen den Zellen, sei es auf direkte oder indirekte Weise. Ihre komplexen dreidimensionalen Strukturen spielen bei ihren dynamischen Interaktionen mit den Molekülen in ihrer Umgebung eine wesentliche Rolle. Diese Konformation kann sich mit der Zeit und je nach Bedarf ändern. Um den menschlichen Körper im gesunden und kranken Zustand zu verstehen, ist es entscheidend, die Interaktionen zwischen Proteinen und die Konformationsänderungen von Proteinen zu charakterisieren. Genau das erledigt die Fluoreszenzanisotropie: sie misst Veränderungen der Absorption und Emission eines Fluorophors, um Änderungen bei der molekularen Orientierung zu ermitteln. Dieses „Video“ stoppt aber, sobald das Ende der Fluoreszenzlebensdauer erreicht ist – und das geschieht sehr schnell. Das EU-finanzierte Projekt STARSS strebt an, dieses Verfahren durch den Einsatz von reversibel schaltbaren Fluoreszenzübergängen zu revolutionieren, die den Film nahezu ohne Oberbegrenzung der Molekülgröße weiterlaufen lassen können.
Ziel
Viable experimental techniques able to reveal and quantify protein-protein interactions and protein conformational changes can have a significant impact on cell biology and drug discovery. Fluorescence anisotropy (FA) has been widely employed in biomedical research as a tool for high-throughput screening applications, to study the binding of small molecules to protein and characterize protein-protein interaction. Despite the enormous potential of the FA technique, the major limiting factor is the inability of probing the system past the fluorescence lifetime, which in the most favorable cases lasts for a few nanoseconds, setting an upper limit to the time scales that can be addressed with the technique, which translates in an upper limit of few nanometers of molecular size.
Reversibly switchable fluorescent transitions have the potential to revolutionize the capability of FA tools for the study of large molecular aggregates, overcoming the limits imposed by the finite fluorescence lifetime, and providing a practical and highly sensible way of measuring rotational diffusion processes with a practically unlimited upper bound on molecular sizes.
This proposal aims to develop a novel fluorescent anisotropy technique, named Super Time-resolved Anisotropy with Reversibly Switchable States (STARSS), designed to measure rotational mobility all-across the time scale from nano- to micro-seconds, which will enable to discern clusters from free rotating molecules in situ and with high angular precision. The coupling of STARSS observables and microscopy will provide a powerful tool to reveal the dynamics of protein complexes inside the compartments of living cells, shedding new light on a multitude of biological processes.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordinator
100 44 Stockholm
Schweden