Nanomechanical imaging of protein dynamics via programmable DNA interactions

通过可编程 DNA 相互作用进行蛋白质动力学纳米力学成像

基本信息

  • 批准号:
    10217200
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-20 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY The proposed research will address challenges in imaging dynamic structures of proteins and protein complexes in solution. Fluorescence microscopy is currently the dominant technique for chemically specific imaging in solution. Although super-resolution techniques have dramatically pushed the resolution limits of fluorescence microscopy, it is still a major challenge to obtain images of single-molecules and molecular complexes with resolutions comparable to electron microscopy and X-ray crystallography. Our proposed research will develop an atomic force microscopy (AFM) platform that harnesses short-lived DNA/DNA interactions to achieve imaging and three-dimensional reconstruction of chemical groups within individual proteins, multi-enzyme complexes, and complexes between proteins, RNA and DNA with near atomic resolution and in physiologically relevant conditions. Enhancing the imaging speed will enable observation of structural transitions. These capabilities are enabled by a series of innovations: (1) the use of short fragments of DNA as imaging labels, wherein the sequence of DNA encodes color information, (2) the use of short-lived, far from equilibrium interactions that boost resolution and chemical specificity, and (3) the use of specially designed T-shaped atomic force microscopy cantilevers that allow detecting short-lived interactions. The resulting microscopy platform will have a broad impact across many biomedical fields by providing structural information about proteins and protein complexes that are difficult to study via the current methods.
项目总结 拟议的研究将解决蛋白质和蛋白质动态结构成像方面的挑战。 溶液中的络合物。荧光显微镜是目前研究化学特异性的主要技术。 在溶液中成像。尽管超分辨率技术极大地推动了 在荧光显微镜下,获得单分子和分子的图像仍然是一个重大挑战 其分辨率可与电子显微镜和X射线结晶学相媲美。我们的建议 研究人员将开发一种原子力显微镜(AFM)平台,利用短暂的DNA/DNA 相互作用以实现个体内化学基团的成像和三维重建 蛋白质、多酶复合体以及蛋白质、RNA和DNA之间的近原子复合体 分辨率和生理相关条件下。提高成像速度将使观察到 结构转型。这些能力是通过一系列创新实现的:(1)使用短片段 DNA作为成像标记,其中DNA序列编码颜色信息,(2)使用短寿命, 远离提高分辨率和化学特异性的平衡相互作用,以及(3)使用特殊的 设计了T形原子力显微镜悬臂,可以检测短暂的相互作用。这个 由此产生的显微镜平台将在许多生物医学领域产生广泛的影响,因为它提供了 关于蛋白质和蛋白质复合体的信息,这些信息很难通过目前的方法进行研究。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Calibration of T-shaped atomic force microscope cantilevers using the thermal noise method.
  • DOI:
    10.1063/5.0013091
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Youngkyu Kim;Nicola Mandriota;Davis Goodnight;O. Sahin
  • 通讯作者:
    Youngkyu Kim;Nicola Mandriota;Davis Goodnight;O. Sahin
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  • 资助金额:
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