Single-Molecule Measurement of Protein Interaction Dynamics Within Biomolecular Condensates

Shawn R. Yoshida; Shasha Chong

doi:10.3791/66169

Jednocząsteczkowy pomiar dynamiki oddziaływań białek w kondensatach biomolekularnych

JoVE Journal
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Biology

Single-Molecule Measurement of Protein Interaction Dynamics Within Biomolecular Condensates

Jednocząsteczkowy pomiar dynamiki oddziaływań białek w kondensatach biomolekularnych

Full Text

5,537 Views

06:48 min

January 5, 2024

DOI: 10.3791/66169-v

Shawn R. Yoshida^1,2, Shasha Chong¹

¹Division of Chemistry and Chemical Engineering,California Institute of Technology, ²Division of Biology and Biological Engineering,California Institute of Technology

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates the dynamics of intrinsically disordered proteins in the formation of biomolecular condensates, which play crucial roles in cellular processes. By employing advanced single-molecule imaging techniques, the research quantifies how proteins interact within condensates in live human cells.

Key Study Components

Research Area

Intrinsically disordered proteins
Biomolecular condensates
Single-molecule imaging

Background

Importance of protein interactions in cellular regulation
Role of disordered proteins in phase separation
Novel methods for studying cellular dynamics

Methods Used

Single-molecule microscopy
Halo-tagged protein expression in human cells
Live-cell imaging techniques

Main Results

Quantification of protein interactions in condensates
Measurement of mean residence times of proteins
Distinction in binding dynamics between different protein constructs

Conclusions

This study elucidates the interaction dynamics of disordered proteins in cellular condensates.
Findings have implications for understanding transcriptional regulation in health and disease.

Frequently Asked Questions

What are biomolecular condensates?

Biomolecular condensates are assemblies of biomolecules that form through liquid-liquid phase separation, influencing various cellular functions.

How does single-molecule imaging work?

Single-molecule imaging allows for the observation of individual molecules in live cells, providing insights into their dynamics and interactions.

What role do intrinsically disordered proteins play?

They are involved in cellular regulation by facilitating interactions within biomolecular condensates.

Why is understanding protein interactions important?

Understanding protein interactions is crucial for elucidating the mechanisms of diseases and developing targeted therapies.

What is the significance of mean residence time?

Mean residence time indicates how long proteins stay bound to condensates, which is important for their functional roles in cells.

Can this method be applied to other proteins?

Yes, the method can be adapted to study the dynamics of various proteins involved in biomolecular condensates.

What are potential applications of this research?

This research may inform drug design and therapeutic strategies targeting disordered protein interactions in diseases.

Wykazano, że wiele wewnętrznie nieuporządkowanych białek uczestniczy w tworzeniu wysoce dynamicznych kondensatów biomolekularnych, co jest ważne dla wielu procesów komórkowych. W tym miejscu przedstawiamy opartą na obrazowaniu pojedynczych cząsteczek metodę ilościowego określania dynamiki, za pomocą której białka oddziałują ze sobą w kondensatach biomolekularnych w żywych komórkach.

Nasze laboratorium ma na celu zrozumienie zachowań interakcyjnych wewnętrznie nieuporządkowanych regionów białkowych oraz ich roli w regulacji transkrypcji w zdrowych i chorych komórkach ludzkich. W naszym laboratorium opracowujemy i wykorzystujemy nowatorskie techniki mikroskopii jednocząsteczkowej w połączeniu z biologią molekularną, biochemicznym i proteomicznymi podejściami do badania kondensatów biomolekularnych. Protokół ten umożliwia ilościowe określenie dynamiki, w wyniku której określone białko wiąże się z określonym typem kondensatu w żywych komórkach ludzkich i ma szerokie zastosowanie do pomiaru dynamiki interakcji dowolnego białka, które uczestniczy w separacji ciekłej fazy ciekłej.

Po utworzeniu linii komórkowych wyrażających interesujące nas białko znakowane Halo i Halo-H2B, przygotuj odczynnik do barwienia ligandów Halo osobno dla obu z nich. Przepłucz komórki dwoma mililitrami PBS. Dodaj ligand zawierający Halo i inkubuj je w temperaturze 37 stopni Celsjusza z 5% dwutlenkiem węgla przez godzinę.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

Explore More Videos

Pomiar pojedynczych cząsteczek dynamika interakcji białek kondensaty biomolekularne białka wewnętrznie nieuporządkowane regulacja transkrypcji obrazowanie żywych komórek separacja faz ciecz-ciecz (LLPS) czas przebywania wiązania (RT) śledzenie pojedynczych cząstek (SPT) wiązanie białka-kropelka charakterystyka kondensatu organizacja komórkowa zaburzenia neurodegeneracyjne domena oligomeryzacji