Name: Verwendung von Lösungs-NMR zur Charakterisierung biomolekularer Kondensate unter biphasischen Bedingungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-04-17T12:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: Lernen Sie zwei komplementäre NMR-Methoden zur label-freien Charakterisierung biomolekularer Kondensate unter biphasischen Bedingungen. Diese Techniken ermöglichen die quantitative Analyse von Molekülpartitionierung, Austauschdynamik und interner Organisation ohne externe Markierungen.

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<ol><li>Banani, S. F., Lee, H. O., Hyman, A. A., Rosen, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomolecular+condensates%3A+organizers+of+cellular+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Mol.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Biomolecular condensates: organizers of cellular biochemistry.</a> Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 18 (5), 285-298 (2017).</li>
<li>Alberti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+separation+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Phase separation in biology.</a> Curr. Biol. 27, R1097-R1102 (2017).</li>
<li>Mehta, S., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid%E2%80%93liquid+phase+separation+drives+cellular+function+and+dysfunction+in+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Cancer%22%5BJournal%5D)">Liquid–liquid phase separation drives cellular function and dysfunction in cancer.</a> Nat. Rev. Cancer. 22 (4), 239-252 (2022).</li>
<li>Boeynaems, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+phase+separation%3A+a+new+phase+in+cell+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Protein phase separation: a new phase in cell biology.</a> Trends Cell Biol. 28 (6), 420-435 (2018).</li>
<li>Mitrea, D. M., Kriwacki, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+separation+in+biology%3B+functional+organization+of+a+higher+order%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Commun.+Signal%22%5BJournal%5D)">Phase separation in biology; functional organization of a higher order.</a> Cell Commun. Signal. 14 (1), 1(2016).</li>
<li>Brangwynne, C. P., Mitchison, T. J., Hyman, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+liquid-like+behavior+of+nucleoli+determines+their+size+and+shape+in+Xenopus+laevis+oocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Active liquid-like behavior of nucleoli determines their size and shape in Xenopus laevis oocytes.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108 (11), 4334-4339 (2011).</li>
<li>Borcherds, W., Bremer, A., Borgia, M. B., Mittag, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+do+intrinsically+disordered+protein+regions+encode+a+driving+force+for+liquid%E2%80%93liquid+phase+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Struct.+Biol%22%5BJournal%5D)">How do intrinsically disordered protein regions encode a driving force for liquid–liquid phase separation.</a> Curr. Opin. Struct. Biol. 67, 41-50 (2021).</li>
<li>Langdon, E. M., Gladfelter, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+lens+for+RNA+localization%3A+liquid-liquid+phase+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">A new lens for RNA localization: liquid-liquid phase separation.</a> Annu. Rev. Microbiol. 72 (1), 255-271 (2018).</li>
<li>Perdikari, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SARS-CoV-2+nucleocapsid+protein+phase-separates+with+RNA+and+with+human+hnRNPs%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+J%22%5BJournal%5D)">SARS-CoV-2 nucleocapsid protein phase-separates with RNA and with human hnRNPs.</a> EMBO J. 39 (24), e106478(2020).</li>
<li>Sola, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+polypyrimidine+tract-binding+protein+affects+coronavirus+RNA+accumulation+levels+and+relocalizes+viral+RNAs+to+novel+cytoplasmic+domains+different+from+replication-transcription+sites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Virol%22%5BJournal%5D)">The polypyrimidine tract-binding protein affects coronavirus RNA accumulation levels and relocalizes viral RNAs to novel cytoplasmic domains different from replication-transcription sites.</a> J. Virol. 85 (10), 5136-5149 (2011).</li>
<li>Murthy, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+interactions+underlying+liquid%E2%80%93liquid+phase+separation+of+the+FUS+low-complexity+domain%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Struct.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Molecular interactions underlying liquid–liquid phase separation of the FUS low-complexity domain.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 26 (7), 637-648 (2019).</li>
<li>Yuwen, T., Brady, J. P., Kay, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+conformational+exchange+in+weakly+interacting%2C+slowly+exchanging+protein+systems+via+off-resonance+R1%CF%81+experiments%3A+application+to+studies+of+protein+phase+separation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Probing conformational exchange in weakly interacting, slowly exchanging protein systems via off-resonance R1ρ experiments: application to studies of protein phase separation.</a> J. Am. Chem. Soc. 140 (6), 2115-2126 (2018).</li>
<li>Patel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+liquid-to-solid+phase+transition+of+the+ALS+protein+FUS+accelerated+by+disease+mutation%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">A liquid-to-solid phase transition of the ALS protein FUS accelerated by disease mutation.</a> Cell. 162 (5), 1066-1077 (2015).</li>
<li>Jain, A., Vale, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RNA+phase+transitions+in+repeat+expansion+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">RNA phase transitions in repeat expansion disorders.</a> Nature. 546 (7657), 243-247 (2017).</li>
<li>Wadsworth, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RNAs+undergo+phase+transitions+with+lower+critical+solution+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">RNAs undergo phase transitions with lower critical solution temperatures.</a> Nat. Chem. 15 (12), 1693-1704 (2023).</li>
<li>Alberti, S., Gladfelter, A., Mittag, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+and+challenges+in+studying+liquid%E2%80%93liquid+phase+separation+and+biomolecular+condensates%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Considerations and challenges in studying liquid–liquid phase separation and biomolecular condensates.</a> Cell. 176 (3), 419-434 (2019).</li>
<li>Dörner, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+protein+and+peptide+tags+alter+condensate+formation+and+dynamics+in+vivo+and+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Rep%22%5BJournal%5D)">Fluorescent protein and peptide tags alter condensate formation and dynamics in vivo and in vitro.</a> EMBO Rep. 27, 89-121 (2026).</li>
<li>Hughes, L. D., Rawle, R. J., Boxer, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Choose+your+label+wisely%3A+water-soluble+fluorophores+often+interact+with+lipid+bilayers%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Choose your label wisely: water-soluble fluorophores often interact with lipid bilayers.</a> PLoS One. 9 (2), e87649(2014).</li>
<li>Novakovic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LLPS+REDIFINE+allows+the+biophysical+characterization+of+multicomponent+condensates+without+tags+or+labels%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">LLPS REDIFINE allows the biophysical characterization of multicomponent condensates without tags or labels.</a> Nat. Commun. 16 (1), 4628(2025).</li>
<li>Schmoll, J., Novakovic, M., Allain, F. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water-detected+NMR+allows+dynamic+observations+of+repeat-expansion+RNA+condensates%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">Water-detected NMR allows dynamic observations of repeat-expansion RNA condensates.</a> Nat. Chem. 17 (11), 1785-1794 (2025).</li>
<li>Emmanouilidis, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NMR+and+EPR+reveal+a+compaction+of+the+RNA-binding+protein+FUS+upon+droplet+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem.+Biol%22%5BJournal%5D)">NMR and EPR reveal a compaction of the RNA-binding protein FUS upon droplet formation.</a> Nat. Chem. Biol. 17 (5), 608-614 (2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>700 MHz Avance NEO NMR-Spektrometer</td><td>Bruker Biospin</td><td>https://www.bruker.com/en.html</td><td>Die Daten werden auf einem 700-MHz-NMR-Spektrometer erfasst.</td></tr><tr><td>Topspin</td><td>Bruekr Biospin</td><td>https://www.bruker.com/en.html</td><td>Die Daten werden mit dieser Software verarbeitet.</td></tr><tr><td>FUS NTD-Protein</td><td></td><td>N/A</td><td>Dieses Protein wird in unserem Labor exprimiert und gereinigt</td></tr><tr><td>31xCAG RNA</td><td></td><td>N/A</td><td>RNA wird in unserem Labor produziert und gereinigt.</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>Die Daten werden mit dieser Software verarbeitet und visualisiert.</td></tr></tbody></table>

verwendung von lösungs-nmr zur charakterisierung biomolekularer kondensate unter biphasischen bedingungen

Using Solution NMR to Characterize Biomolecular Condensates Under Biphasic Conditions

Verwendung von Lösungs-NMR zur Charakterisierung biomolekularer Kondensate unter biphasischen Bedingungen

Biomolecular condensates formed through liquid&#8211;liquid phase separation (LLPS) organize the intracellular environment and regulate diverse ...

using-solution-nmr-to-characterize-biomolecular-condensates-under

Research

Forschung

JoVE Journal

Biochemistry

Biochemie

Ein Verfahren zur Extraktion aus mikrobiellen Metaboliten planktonischen Gemeinden vorgestellt. Ganze Gemeinde Probenahme durch Filtration auf speziell präparierten Filter erreicht. Nach der Gefriertrocknung sind wasserlösliche Metaboliten extrahiert. Dieser Ansatz ermöglicht eine Anwendung des Umweltrechts Metabolomik zu trans-omik Untersuchungen von natürlichen oder experimentellen mikrobiellen Gemeinschaften.

Konzentration der Metabolite von Low-Density-Planktonic Gemeinschaften für Umweltforschung Metabolomics mit Kernresonanzspektroskopie

Strukturen der supramolekularen Protein Baugruppen in atomarer Auflösung sind wegen ihre entscheidende Rolle in einer Vielzahl von biologischen Erscheinungen von hoher Relevanz. Hier präsentieren wir ein Protokoll, um hochauflösende strukturelle Studien unlöslich und nichtkristalline makromolekularen Protein-Assemblys durch Magie-Winkel drehen Festkörper-Kernspinresonanz-Spektroskopie (MAS-NMR) durchführen.

Atomarer Skala strukturelle Studien der makromolekularen Versammlungen von Festkörper-NMR-Spektroskopie

Wir berichten Methoden zur Charakterisierung von MLKL-vermittelten Plasmamembran Bruch in Necroptosis einschließlich konventioneller und konfokale live-Cell-Mikroskopie Bildgebung, Scannen, Elektronenmikroskopie und NMR-basierte Lipid-Bindung.

Charakterisierung der MLKL-vermittelten Plasmamembran Bruch in Necroptosis

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für die Herstellung und Reinigung von Proteinen, die gekennzeichnet sind mit stabilen Isotopen und anschließende Charakterisierung von Protein-Protein-Wechselwirkungen mit Spektroskopie der Kernspinresonanz (NMR) und MicroScale Thermophorese (MST) Experimente.

Messung der Interaktionen von Kugelsternhaufen und filamentösen Proteinen Kernresonanzspektroskopie (NMR) und Microscale Thermophorese (MST)

Eine neue und unkomplizierte Variante der Shake-Kolben-Methode wurde von 19F-NMR-Spektroskopie für die genaue Lipophilie Messung von fluorierten Verbindungen entwickelt.

Eine neue einfache Methode zur Messung der Lipophilie (LogP) mit 19F-NMR-Spektroskopie

Hier wird eine detaillierte Beschreibung des im Labor implementierten Protokolls zur Erfassung und Analyse von 15 NRelaxationsdispersionsprofilen mittels Lösungs-NMR-Spektroskopie bereitgestellt.

15 N CPMG Relaxation Dispersion zur Untersuchung der Proteinkonformationsdynamik auf der μs-ms Zeitskala

Es wurde gezeigt, dass viele intrinsisch ungeordnete Proteine an der Bildung hochdynamischer biomolekularer Kondensate beteiligt sind, ein Verhalten, das für zahlreiche zelluläre Prozesse wichtig ist. Hier stellen wir eine auf Einzelmolekül-Bildgebung basierende Methode zur Quantifizierung der Dynamik vor, mit der Proteine in biomolekularen Kondensaten in lebenden Zellen miteinander interagieren.

Einzelmolekülmessung der Proteininteraktionsdynamik in biomolekularen Kondensaten

Die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) kann die Dynamik von Strukturproteinen rückstandsspezifisch charakterisieren. Wir bieten ein praxisorientiertes Protokoll für die Aufzeichnung von NMR 15N R1 und R2 Relaxations- und {1H}-15N heteronuklearen Overhauser Effekt (hetNOE) Experimenten, das für die Zeitskala von Pikosekunden bis Nanosekunden empfindlich ist.

NMR 15N-Relaxationsexperimente zur Untersuchung der Strukturdynamik von Proteinen in Pikosesekunden bis Nanosekunden

Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll für schnelle Charakterisierung der biomolekularen Faltung und Interaktionen mit thermolabilen Liganden mit differential scanning Kalorimetrie verbindlich.

Messprofile biomolekularen DSC mit thermolabilen Liganden schnell zu charakterisieren, Falt- und bindende Wechselwirkungen

Hier zeigen wir, wie kleine Winkel x-ray Scattering (SAXS) genutzt werden können, um Informationen auf niedriger Auflösung Umschläge repräsentieren die makromolekularen Strukturen zu erhalten. Bei Verwendung in Verbindung mit hochauflösenden strukturelle Techniken wie Röntgen-Kristallographie und magnetischen Kernresonanz bieten SAXS detaillierte Einblicke in multidomain Proteine und makromolekulare komplexe in Lösung.

Strukturelle Studien von Makromolekülen in Lösung mit kleinen Winkel Röntgenstreuung

Lernen Sie zwei komplementäre NMR-Methoden zur label-freien Charakterisierung biomolekularer Kondensate unter biphasischen Bedingungen. Diese Techniken ermöglichen die quantitative Analyse von Molekülpartitionierung, Austauschdynamik und interner Organisation ohne externe Markierungen.

Verwendung von Lösungs-NMR zur Charakterisierung biomolekularer Kondensate unter biphasischen Bedingungen

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