Single molecule mechanics of myosin motors using optical tweezers at sub-millisecond time resolution

使用光镊在亚毫秒时间分辨率下研究肌球蛋白马达的单分子力学

基本信息

项目摘要

My research focuses on the acto-myosin cytoskeletal system on which a myriad of motile cellular functions is based, ranging from muscle contraction to endo-and exocytosis, cell locomotion, cytokinesis and even signal transduction in hearing. In order to understand the structural dynamics and functional properties of the large variety of myosin motors that are organised into highly specialised transport or force sensing systems in the cell, we need to push the limits of the temporal and spatial resolution of single-molecule technology to the nanometre and microsecond range. This will make it possible to finally connect the single molecule mechanical studies to molecular dynamics simulations and to obtain a truly atomic understanding of the molecular dynamics of these cellular nano-machines. We are using single-molecule fluorescence and mechanical techniques based on custom-built optical tweezers that enable us to study the pico-Newton forces and nano-metre displacements produced by single motor proteins. Our aim is now to develop an optical tweezers apparatus with a time resolution in the sub-millisecond range. With the improved time resolution we hope to resolve the early events of the acto-myosin interaction, including the transition from weak non-specific to stereospecific strong binding states. These parts of the chemo-mechanical cycle have remained illusive to date. In this project we will focus specifically on two classes of myosin with intriguing cell biological functions; (i) an ancient myosin class XXI, the only myosin expressed in the human pathogenic Leishmania parasite which has a vital role for the parasite survival, and (ii) human myosin class IX, which plays a critical role in reorganisations of the lamellipodium in migrating cells and during cell polarisation in morphogenesis. The mechanical properties of these two medically and in terms of basic research important classes of myosin are unclear and they have not been studied at the single molecule level before.
我的研究重点是Acto-myosin细胞骨架系统,它是无数运动细胞功能的基础,从肌肉收缩到内吞和胞吐,细胞运动,胞质分裂,甚至听力中的信号转导。为了了解多种肌球蛋白马达的结构动力学和功能特性,这些马达被组织成细胞内高度专业化的运输或力感应系统,我们需要将单分子技术的时间和空间分辨率限制在纳米和微秒范围内。这将使最终将单分子力学研究与分子动力学模拟联系起来,并获得对这些细胞纳米机器的分子动力学的真正原子理解。我们正在使用基于定制光钳的单分子荧光和机械技术,使我们能够研究单个马达蛋白质产生的皮牛顿力和纳米级位移。我们现在的目标是开发一种时间分辨率在亚毫秒范围内的光镊仪。随着时间分辨率的提高,我们希望解决acto-myosin相互作用的早期事件,包括从弱的非特异结合状态到立体特异的强结合状态的转变。到目前为止,化学-机械循环的这些部分仍然是虚幻的。在这个项目中,我们将特别关注两类具有耐人寻味的细胞生物学功能的肌球蛋白:(I)一种古老的肌球蛋白XXI类,它是人类致病利什曼原虫中唯一表达的肌球蛋白,对寄生虫的生存具有至关重要的作用;以及(Ii)人肌球蛋白IX类,它在迁移细胞的片层重组和形态发生中的细胞极化过程中发挥关键作用。这两种肌球蛋白在医学和基础研究方面的力学性质尚不清楚,以前还没有人在单分子水平上对它们进行研究。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professorin Dr. Claudia Veigel其他文献

Professorin Dr. Claudia Veigel的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

中性粒细胞在体内条件下重编程为造血干祖细胞的研究
  • 批准号:
    92068101
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
活细胞单分子成像定量研究EGFR内吞途径命运选择
  • 批准号:
    32000557
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Tousled like kinase介导青光眼中视网膜神经节细胞死亡的作用和机制
  • 批准号:
    32000518
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
小分子化合物促进肝细胞增殖和肝脏再生的研究
  • 批准号:
    32000504
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单细胞分析微流控芯片的机理研究
  • 批准号:
    31970754
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
黏附分子ICAM-1对于肺癌细胞生存和凋亡的作用及机制研究
  • 批准号:
    31900536
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
SIRT1调控突变型p53肿瘤细胞死亡的分子机制研究
  • 批准号:
    31970689
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
  • 批准号:
    91753104
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
D-A类共轭聚合物晶界内部tie molecule构象调控
  • 批准号:
    51573185
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Investigating telomerase dynamics in live cells at a single-molecule level
在单分子水平上研究活细胞中的端粒酶动力学
  • 批准号:
    10753326
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Optical imaging of size, charge, mobility and binding of single proteins
单个蛋白质的大小、电荷、迁移率和结合的光学成像
  • 批准号:
    10521663
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Single-molecule protein identification and single-cell proteomics
单分子蛋白质鉴定和单细胞蛋白质组学
  • 批准号:
    10653329
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Multimodal Single-molecule Analysis of DNA Interrogation by Cas9 and Cas12a: Examining the relationship between mismatches, DNA supercoiling, and conformational dynamics
Cas9 和 Cas12a 对 DNA 询问的多模式单分子分析:检查错配、DNA 超螺旋和构象动力学之间的关系
  • 批准号:
    10597025
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Protein Mechanics and Engineering at the Single Molecule Level
单分子水平的蛋白质力学和工程
  • 批准号:
    RGPIN-2020-06024
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Single-molecule protein identification and single-cell proteomics
单分子蛋白质鉴定和单细胞蛋白质组学
  • 批准号:
    10674930
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Multimodal Single-molecule Analysis of DNA Interrogation by Cas9 and Cas12a: Examining the relationship between mismatches, DNA supercoiling, and conformational dynamics
Cas9 和 Cas12a 对 DNA 询问的多模式单分子分析:检查错配、DNA 超螺旋和构象动力学之间的关系
  • 批准号:
    10389106
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Optical imaging of size, charge, mobility and binding of single proteins
单个蛋白质的大小、电荷、迁移率和结合的光学成像
  • 批准号:
    10687006
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Single molecule localization microscopy via angstrom-scale three-dimensional imaging of electron spin labels
通过电子自旋标记的埃级三维成像进行单分子定位显微镜
  • 批准号:
    10477321
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Protein Mechanics and Engineering at the Single Molecule Level
单分子水平的蛋白质力学和工程
  • 批准号:
    RGPIN-2020-06024
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了