Monitoring subunit rotation in single FRET-labeled FoF1-ATP synthase in an anti-Brownian electrokinetic trap
Monitoring subunit rotation in single FRET-labeled FoF1-ATP synthase in an anti-Brownian electrokinetic trap
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监测抗布朗动电陷阱中单个 FRET 标记的 FoF1-ATP 合酶的亚基旋转
DOI：
10.1117/12.2002966
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
M. Börsch
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Heitkamp;H. Sielaff;A. Zappe;A. Korn;M. Renz;N. Zarrabi;M. Börsch
FoF1-ATP合成酶是催化“生物能源货币”三磷酸腺苷（ATP）合成的膜蛋白。这种酶利用内部亚基旋转将质子动力转化为化学键。我们应用单分子Förster共振能量转移（FRET）来监测两个耦合电机f1和Fo中的亚基旋转。因此，酶必须从大肠杆菌的质膜中分离出来，荧光标记并重组成120nm大小的脂质囊泡，以产生蛋白脂质体。这些自由扩散的蛋白脂质体偶尔会穿过共聚焦检测体积，导致光子爆发。酶的构象动力学是通过在单个光子爆发中FRET效率的顺序变化来确定的。通过在反布朗电动陷阱（ABELtrap，由A. E. Cohen和W. E. Moerner发明）中捕获单个蛋白脂质体，可以延长观察时间。在这里，我们描述了FoF1-ATP合成酶的制备过程，并模拟了“捕获”蛋白脂质体的FRET效率轨迹。在低ATP浓度、低激光功率激发和ABELtrap约束下，隐马尔可夫模型应用于信号-背景比限制下，用于识别旋转酶的居住层和子步骤。
FoF1-ATP synthase is the membrane protein catalyzing the synthesis of the 'biological energy currency' adenosine triphosphate (ATP). The enzyme uses internal subunit rotation for the mechanochemical conversion of a proton motive force to the chemical bond. We apply single-molecule Förster resonance energy transfer (FRET) to monitor subunit rotation in the two coupled motors F1and Fo. Therefore, enzymes have to be isolated from the plasma membranes ofEscherichia coli, fluorescently labeled and reconstituted into 120-nm sized lipid vesicles to yield proteoliposomes. These freely diffusing proteoliposomes occasionally traverse the confocal detection volume resulting in a burst of photons. Conformational dynamics of the enzyme are identified by sequential changes of FRET efficiencies within a single photon burst. The observation times can be extended by capturing single proteoliposomes in an anti-Brownian electrokinetic trap (ABELtrap, invented by A. E. Cohen and W. E. Moerner). Here we describe the preparation procedures of FoF1-ATP synthase and simulate FRET efficiency trajectories for 'trapped' proteoliposomes. Hidden Markov Models are applied at signal-to-background ratio limits for identifying the dwells and substeps of the rotary enzyme when running at low ATP concentrations, excited by low laser power, and confined by the ABELtrap.
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DOI：
10.1073/pnas.1103554108
发表时间：
2011-05-31
影响因子：
11.1
作者：
Fields, Alexander P.;Cohen, Adam E.
通讯作者：
Cohen, Adam E.
DOI：
10.1016/s0021-9673(01)87434-3
发表时间：
1985-01-01
期刊：
JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY
影响因子：
--
作者：
HEUKESHOVEN, J;DERNICK, R
通讯作者：
DERNICK, R
一种在铝凝胶治疗磷酸结石期间估计尿无机磷酸盐的简化方法。
影响因子：
6.6
作者：
H. Taussky;E. Shorr
通讯作者：
E. Shorr
大肠杆菌 F(0)F(1)-ATP 合酶系链结构域中 b 亚基之间的距离。
DOI：
10.1016/j.bbabio.2005.03.013
发表时间：
2005
期刊：
Biochimica et biophysica acta
影响因子：
--
作者：
S. Steigmiller;M. Börsch;P. Gräber;M. Huber
通讯作者：
M. Huber
大肠杆菌 ATP 合酶中 b 亚基的结合。
影响因子：
2.9
作者：
M. Diez;M. Börsch;B. Zimmermann;P. Turina;S. Dunn;P. Gräber
通讯作者：
P. Gräber