Name: Submillisecond alterações na conformação das proteínas resolvidas por Photothermal Boca deflexão (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 2 s
Description: Aprenda a técnica de deflexão de feixe fototérmica para estudar mudanças conformacionais em sensores de cálcio neuronais. Este método permite detectar simultaneamente variações de volume e entropia em escalas de tempo submilisegundo.

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Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation (MCB 1.021.831, JM) e J. &amp; E. Programa de Pesquisa Biomédica (Florida Department of Health, JM).

1. Preparações de amostras <ol><li> Realizar a preparação de amostras e todas as manipulações de amostra em um quarto escuro para evitar uma uncaging indesejada. </li><li> Solubiliza-DM-nitrophen ((1 - (2-nitro-4 ,5-dimetoxifenil) - N, N, N &#39;, N&#39;-tetraquis [(oxi-carbonil) metil] -1,2-etanodiamina) em HEPES 50 mM tampão, KCl 100 mM, pH 7,0 para uma concentração final de 400 uM (ε 350nm = 4330 M -1 cm -1 9). </li><li> Adicionar CaCl2 a partir da solução de estoque 0,1 M para atingir uma proporção desejável de [Ca 2 +]: [DM-nitrophen]. Para as proteínas com a K d para o Ca2 + associação maior do que 10 uM, a proporção de [Ca 2 +]: [DM-nitrophen] de 1:01 é preferível para evitar a ligação de Ca libertado foto-2 + para uncaged DM-nitrophen . Com efeito, considerando-se o valor de K d para o DM-nitrophen de 10 nM e a concentração total de DM-nitrophen e Ca 2 + para ser de 400 mM, a 90% de uma proteína de ligação de cálciocom a K d = 10 uM estará na apoform. Por outro lado, para o estudo de Ca 2 + de ligação para proteínas com a K d &lt;10 uM, é preferível para diminuir a [Ca 2 +]: proporção [DM-nitrophen] de 0,95 para evitar a Ca 2 + a complexação com a apo- de proteína antes da gaiola foto-dissociação. </li><li> Solubiliza-se o composto de referência, K 3 [Fe (III) (CN) 6] ou de Na 2 CrO 4, no mesmo tampão de amostra. </li></ol> 2. Configurando o Experimento <ol><li> A configuração experimental básico é mostrado na Figura 2. </li><li> Usar um orifício para o pino (P 2) para ajustar o diâmetro do feixe de sonda (632 nm saída de laser He-Ne, ~ potência de laser 5 mW) a 1 mm e propagar o feixe sonda através do centro de uma célula colocada em uma temperatura suporte de célula controlada usando um M 1 espelho. </li><li> Use um espelho (M 2) por trás da amostra para centralizar o feixe de provaem um centro de posição detector sensível. </li><li> Focar o feixe de sonda no centro do detector, de tal modo que a diferença de tensão entre as duas melhores diodos e inferior dois diodos, bem como a diferença de tensão entre os dois diodos no lado esquerdo e direito do detector é zero. </li><li> Posteriormente, a forma de um diâmetro do feixe de bomba, uma saída de 355 nm, de Q-switched Nd: YAG, FWHM 5 nseg) usando um orifício de 3 mm (P 1), colocado entre dois espelhos de laser 355 nm. </li><li> Copropagate o feixe de bomba através do centro da tina, como demonstrado na Figura 2. É importante que os dois feixes de laser são propagadas através do centro da célula óptica em forma quase colinear para obter um ângulo de deflexão mensurável e, assim, maior a amplitude de sinal de PBD. Em condições experimentais, o ângulo do cruzamento da sonda e bomba de raios é inferior a 15 °. </li><li> Utilizar um composto de referência para alinhar a sonda e bombafeixe de alcançar um sinal de PBD satisfatório, ou seja, uma relação S / N bom e amplitude PBD estável em longos prazos (~ 100 ms). </li><li> Ajustar a posição da viga de bomba em relação ao feixe de prova por um ajuste incremental de 355 nm espelhos laser. </li><li> Medir a amplitude do sinal de referência de PBD, como a diferença entre dois fotodiodos topo e de fundo sobre o detector sensível à posição. O sinal de PBD devem apresentar um rápido aumento na amplitude de uma escala de tempo rápido (&lt;10 ms) e permanecem estáveis ​​na escala de tempo de 100 mseg, como demonstrado na Figura 3. O tiro disparado à variabilidade da amplitude APO é dentro de 5% da amplitude do sinal e da reprodutibilidade do sinal é afetada principalmente por vibrações. </li><li> Verifique a linearidade da amplitude do sinal de PBD em relação à energia térmica libertada medindo a dependência linear do sinal de PBD na potência do laser de excitação e sobre o número de Einsteins absorvido, e um= (1-10-A), em que A corresponde à absorvância no comprimento de onda de referência de excitação. </li><li> Manter a potência do laser inferior a aproximadamente 1.000 μJ e absorvância da amostra de composto / referência no comprimento de onda de excitação inferior a 0,5 para evitar a absorção de multi e diminuição da potência do feixe de bomba, respectivamente, e garantir a linearidade do sinal de PBD. </li></ol> 3. Medidas PBD <ol><li> Comece com a medição dos vestígios de PBD de referência. Coloque a solução do composto de referência em um 1,0 centímetros por 1,0 cm ou 1,0 cm x 0,5 centímetros de células de quartzo e posicionar a célula no suporte de temperatura controlada. Ambos os comprimentos de trajeto fornecer amplitude comparável PBD. </li><li> Detectar o sinal de referência de PBD, como uma função da temperatura no intervalo de temperatura de 16-35 ° C, com o aumento de temperatura de 3 ° C. </li><li> A cada mudança de temperatura, verifique a posição do feixe de prova no detector sensível posição e reajustar a posição do centro do detector, se necessário. </li><li> Verifique a linearidade do sinal de PBD, como uma função da [(dn / dt) / C p ρ] prazo de acordo com a equação 2. </li><li> Coloque a solução de amostra na mesma célula óptica como para o composto de referência, mantendo a mesma orientação da célula óptica, para a medição de referência. </li><li> Detectar os vestígios de PBD de amostra na mesma gama de temperaturas, como para a referência e verificar a linearidade da amplitude da amostra de PBD em relação ao [(dn / dt) / C p ρ] prazo. </li></ol> 4. Análise de Dados A magnitude da deformação é directamente proporcional à variação de volume devido ao aquecimento da amostra (? V po) e alteração de volume não térmico (? V nonth) de acordo com a Equação 1: <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq1.jpg" alt="Equação 1" /> A amplitude da amostra (A S) E de referência (Ar) PBD sinal podem ser descritas usando as equações 2 e 3, respectivamente. <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq2.jpg" alt="Equação 2" /> <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq3.jpg" alt="Equação 3" /> PBD sinal é directamente proporcional ao parâmetro de resposta do aparelho (K) e o número de Einsteins absorvida (EA). O primeiro termo da equação 2, (dn / dt) (1/ρC p) Q, corresponde à mudança de sinal devido ao calor libertado para o solvente. A dn / dt termo representa a alteração em função da temperatura no índice de refracção, ρ é a densidade do solvente, C p é a capacidade de calor. Todos os parâmetros são conhecidos para a água destilada e podem ser determinadas por uma solução tampão por meio da comparação de um sinal de PBD para o composto de referência em água destilada e em um tampão apropriado. Q é a quantidade de calor Returned para o solvente. O ρ (dn / d ρ) é um termo constante sem unidades que é independente da temperatura no intervalo de temperatura de 10-40 ° C 10. Δn termo abs corresponde à variação do índice de refracção devido à presença de espécies de absorção na solução e é insignificante, se o comprimento de onda do feixe de sonda é deslocada em relação ao espectro de absorção de qualquer espécie em solução. O sinal resultante do composto de referência (Ar) é expresso pela Equação 3 em que E h ν é a energia de fotões de comprimento de onda de excitação, e h ν = 80,5 kcal / mol para 355 nm de excitação. <ol><li> Leve a amplitude do sinal de referência de PBD, como a diferença entre o sinal e pretrigger PBD pós de gatilho, conforme demonstrado na Figura 3. De um modo semelhante, determina a amplitude do jejum (A s rápido) e de fase lenta (A s lento) Do sinal da amostra de PBD. </li><li> Para eliminar o parâmetro de resposta do instrumento, K, escalar a amplitude do sinal da amostra de PBD por a amplitude do sinal de PBD para a referência. A razão entre o sinal da amostra para o sinal de referência dá Equação 4 e pode ser escrita como: <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq4.jpg" alt="Equação 4" /> </li><li> Usando esta equação, determine o calor libertado para a solução (Q) e não térmico mudança de volume (nonth? V) associado a uma reação iniciou-foto da inclinação e interceptação, respectivamente, de um lote de [(A s / A r) E h ν] prazo versus temperatura dependente termo [(dn / dt) (1/ρCp)]. </li><li> Para determinar o volume de reação e variação de entalpia para o rápido eo lento processo, dimensionar o volume observado e variação de entalpia para o rendimento quântico apropriado de acordo com as equações 5-7. <img src = &quot;/ files/ftp_upload/50969/50969eq5.jpg&quot; alt = &quot;Equação 5&quot; /&gt; <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq6.jpg" alt="Equação 6" /> <img src="/files/ftp_upload/50969/50969eq7.jpg" alt="Equação 7" /> Para um processo de vários passos com uma cinética ocorre na escala de tempo entre 10 ms ~ 200 ms, o volume e as alterações de entalpia associada com os passos individuais de reacção pode ser determinada. As amplitudes e os tempos de vida para os passos individuais são analisadas por ajuste dos dados para a função f (t) que descreve o perfil de tempo o volume e as alterações de entalpia. <img alt="Equação 8" src="/files/ftp_upload/50969/50969eq8.jpg" /> onde α 0 corresponde ao A s rápido e α i corresponde a um s lento para cada processo individual e τ i é o tempo de vida das etapas de reação individuais. A partir da dependência da temperatura da constante da taxa de for processos individuais (K i = 1 / τ i) os parâmetros de activação de entalpia e de entropia pode ser facilmente determinada através de curvas de Eyring. </li></ol>

<ol><li>Gensch, T., Viappiani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+photothermal+methods%3A+accessing+time-resolved+thermodynamics+of+photoinduced+processes+in+chemistry+and+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem.+Photobiol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Time-resolved photothermal methods: accessing time-resolved thermodynamics of photoinduced processes in chemistry and biology.</a> Photochem. Photobiol. Sci. 2, 699-721 (2003).</li>
<li>Larsen, R. W., Mikšovská, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time+resolved+thermodynamics+of+ligand+binding+to+heme+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Coord.+Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Time resolved thermodynamics of ligand binding to heme proteins.</a> Coord. Chem. Rev. 251 (9-10), 1101-1127 (2007).</li>
<li>Westrick, J. A., Peters, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+photoacoustic+calorimetric+study+of+horse+myoglobin%5BTitle%5D)+AND+%22Bioph.+Chem%22%5BJournal%5D)">A photoacoustic calorimetric study of horse myoglobin.</a> Bioph. Chem. 37 (1-3), 73-79 (1990).</li>
<li>Belogortseva, N., Rubio, M., Terrell, W., Miksovska, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+contribution+of+heme+propionate+groups+to+the+conformational+dynamics+associated+with+CO+photodissociation+from+horse+heart+myoglobin%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Inorg.+Biochem%22%5BJournal%5D)">The contribution of heme propionate groups to the conformational dynamics associated with CO photodissociation from horse heart myoglobin.</a> J. Inorg. Biochem. 101 (7), 977-986 (2007).</li>
<li>Mikšovská, J., Suquet, C., Satterlee, J. D., Larsen, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Conformational+Changes+Coupled+to+Ligand+Photodissociation+from+the+Heme+Binding+Domain+of+FixL%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Characterization of Conformational Changes Coupled to Ligand Photodissociation from the Heme Binding Domain of FixL.</a> Biochemistry. 44 (30), 10028-10036 (2005).</li>
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<li>Losi, A., Michler, I., Gärtner, W., Braslavsky, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+Thermodynamic+Changes+Photoinduced+in+5%2C12-trans-locked+Bacteriorhodopsin.+Evidence+that+Retinal+Isomerization+is+Required+for+Protein+Activation%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem.+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Time-resolved Thermodynamic Changes Photoinduced in 5,12-trans-locked Bacteriorhodopsin. Evidence that Retinal Isomerization is Required for Protein Activation.</a> Photochem. Photobiol. 72, 590-597 (2000).</li>
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<li>Miksovska, J., Larsen, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-function+relationships+in+metalloproteins%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Structure-function relationships in metalloproteins.</a> Methods Enzymol. 360, 302-329 (2003).</li>
<li>Miksovska, J., Norstrom, J., Larsen, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+profiles+for+CO+photodissociation+from+heme+model+compounds%3A+effect+of+proximal+ligands%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg.+Chem%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic profiles for CO photodissociation from heme model compounds: effect of proximal ligands.</a> Inorg. Chem. 44 (4), 1006-1014 (2005).</li>
<li>Dhulipala, G., Rubio, M., Michael, K., Miksovska, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+profile+for+urea+photo-release+from+a+N-%282-nitrobenzyl%29+caged+urea+compound%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem.+Photobiol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic profile for urea photo-release from a N-(2-nitrobenzyl) caged urea compound.</a> Photochem. Photobiol. Sci. 8, 1157-1163 (2009).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O princípio físico por trás de métodos fototérmicos é que uma molécula foto-animado dissipa o excesso de energia através de relaxamento vibracional para o estado fundamental, resultando em aquecimento térmico do 1,12 solvente circundante. Para solventes, tais como água, esta produz uma expansão rápida de volume (? V th). Moléculas em estado animado também podem passar por processos fotoquímicos que resultam em mudanças de volume nonthermal (? V nonth) devido à ligação clivagem / formação...

Métodos foto-térmico, como a calorimetria fotoacústica, deflexão do feixe fototérmica (APO), e ralar transitória juntamente com excitação laser de nanossegundos representam uma alternativa poderosa para transitória espectroscopia óptica para estudos resolvido em tempo de curta duração intermediários 1,2. Em contraste com as técnicas ópticas, tais como a absorção transiente e espectroscopia de infravermelho, que acompanhar o perfil do tempo de alterações de absorção do cromóforo circundante; técnicas fototérmicos detectar o tempo-dependência de alterações de calor / volume e, portanto, são ferramentas valiosas para investigar os perfis de tempo de opticamente processos de &quot;Silêncio&quot;. Até agora, calorimetria fotoacústica e ralar transitória tem sido aplicado com sucesso para estudar a dinâmica dos processos de conformação induzida por fotografias, incluindo a migração ligante diatômico em globinas 3,4, ligante com a proteína sensor de oxigênio FixL 5, elétrons e transporte de prótons em heme-oxidases de cobre 6 umaª fotossistema II, bem como foto-isomerização em rodopsina 7 e dinâmica conformacional em cryptochrome 8. Para expandir a aplicação de técnicas de fototérmicos aos sistemas biológicos que faltam um cromóforo e / ou fluoróforo interna, a técnica de PBD foi combinado com a utilização do composto de foto-enjaulado gatilho um aumento na concentração do ligando / substrato dentro de alguns microssegundos ou mais rápido, dependendo no composto enjaulado. Esta abordagem permite o monitoramento da dinâmica e energética de mudanças estruturais associadas com a ligação do ligante / substrato para as proteínas que estão faltando um fluoróforo interna ou cromóforo e em escala de tempo que não são acessíveis por instrumentos stop-flow comerciais. Aqui uma aplicação de PBD para monitorar a termodinâmica do composto gaiola, Ca 2 + DM-nitrophen, foto-clivagem, assim como a cinética de Ca 2 + associação para o domínio C-terminal do sensor de cálcio neuronais de Downfluxo Reguladora Elemento Antagonista modulador (sonho) é apresentado. O Ca 2 + é de Ca-lançado foto 2 + DM-nitrophen dentro de 10 ms e religa a uma gaiola unphotolysed com uma constante de tempo de ~ 300 ms. Por outro lado, na presença de um apoDREAM cinética adicional que ocorre na escala de tempo de milisegundos é observada e reflecte a ligação da proteína ligando. A aplicação do PBD para investigar transições conformacionais em sistemas biológicos tem sido de alguma forma limitada devido às dificuldades instrumentais, por exemplo árdua alinhamento da sonda e feixe de bomba para alcançar um sinal de PBD forte e reprodutível. No entanto, uma concepção meticulosa de uma instrumentação de configuração, um controle preciso da temperatura, e um alinhamento cuidadoso do feixe de sonda e uma bomba de proporcionar um sinal de PBD consistente e robusto que permite a monitorização do volume de resolução por tempo e mudanças de entalpia numa ampla escala de tempo de 10 ms para aproximadamente 200 ms. Além disso, modificções do procedimento experimental para assegurar a detecção de vestígios de amostra e de referência em temperatura idêntica, a composição do tampão, a orientação da célula óptica, a potência do laser, etc reduz significativamente o erro experimental em volumes de reacção medidos e as entalpias.

<table><tbody><tr><td>1-(4,5-Dimetoxi-2-nitrofenil)-1,2-Diaminoetano-N,N,N&#039;,N&#039; -Tetraacetic Acid</td><td>Life Technologies</td><td>D-6814</td><td>DM-nitrofeno, composto de cálcio para gaiola, mantém as soluções de estoque no escuro para evitar a fotodissociação</td></tr><tr><td>Ácido 4-(2-Hidroxietil)piperazina-1-etanossulfônico, N-(2-Hidroxietil)piperazina-N&prime; -(ácido 2-etanossulfônico)</td><td>Tampão HEPES Sigma Adrich</td><td>0909C</td><td></td></tr><tr><td>Ferricianeto de potássio (III)</td>Composto <td>de referência Sigma</td> <td>Aldrich</td> 702587 <td>para medições de PBD</td></tr><tr><td>Cromato de sódio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>307831</td><td>composto de referência para medições de PBD</td></tr><tr><td>Diodo laser He-Ne 5 mW 635 nm</td><td>Edmund Optics</td><td>54-179</td><td>uso como feixe de sonda para medições de PBD</td></tr><tr><td>Osciloscópio,&nbsp;</td><td>LeCroy</td><td>Wave Surfer 42Xs</td><td>400 MHz bandwith</td></tr><tr><td>Nd:YAG laser</td><td>Continuum</td><td>ML II</td><td>feixe de bomba para medições PBD</td></tr><tr><td>M355; Espelho laser Nd:YAG</td><td>Espelho laser Edmund Optics</td><td>47-324</td><td>para linha laser de 355 nm</td></tr><tr><td>M1 e M2; Espelho de diodo laser</td><td>Edmund Optics</td><td>43-532</td><td>espelho plano de laser visilbe, faixa de comprimento de onda 300-700 nm</td></tr><tr><td>P1 e P2; Diafragma de íris</td><td>Edmund Optics</td><td>62-649</td><td>orifício de pino para moldar a sonda e feixes de pum</td></tr><tr><td>L1; lente bi-convexa</td><td>Thorlabs</td><td>LB1844</td><td>uma lente para focalizar o feixe da sonda no detector, EFL 50 mm, faixa de comprimento de onda 350-2.000 nm</td></tr><tr><td>DM, espelho dicróico</td><td>Thorlabs</td><td>DMLP505</td><td>um espelho dicróico passa-longo com um comprimento de onda de corte de 505 nm</td></tr><tr><td>F1; Filtro de borda</td><td>Andower</td><td>500FH90-25</td><td>um filtro de passagem longa com um comprimento de onda de corte de 500 nm</td></tr><tr><td>Suporte de cubeta controlado por temperatura</td><td>Quantum Northwest</td><td>FLASH 300</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

submillisecond alterações na conformação das proteínas resolvidas por photothermal boca deflexão

Submillisecond Conformational Changes in Proteins Resolved by Photothermal Beam Deflection

Deflexão do feixe Photothermal conjunto com foto-acústica calorimetria e ralar térmica pertence à família de métodos fototérmicos que monitorar o tempo de perfil de volume e entalpia mudanças de luz induzidas mudanças conformacionais em proteínas em microssegundos para milissegundo prazos que não são acessíveis através de parada tradicional -fluxo de instrumentos. Além disso, uma vez que as alterações globais de volume e / ou entalpia são sondados, estas técnicas podem ser aplicadas às proteínas e outras biomacromoléculas que carecem de um fluoróforo e um rótulo ou cromóforo. Para monitorar a dinâmica e energética de mudanças estruturais associadas ao Ca 2 + ligação a transdutores de cálcio, tais sensores de cálcio neuronais, um composto de cálcio enjaulado, DM-nitrophen, é empregado para foto-trigger um aumento rápido (τ &lt;20 ms) em cálcio livre concentração eo volume associado e entalpia mudanças são detectados usando feixe fototérmica técnica deflexão.

Um exemplo representativo de PBD traça de Ca 2 + a foto-libertação de Ca2 + DM-nitrophen é mostrado na Figura 3. A fase rápida corresponde à foto-clivagem de Ca 2 + DM-nitrophen e Ca 2 + de libertação, enquanto que a fase lenta reflecte Ca 2 + ligação para a gaiola nonphotolysed. O gráfico da amplitude de PBD amostra para a fase rápida e lenta escalado para a amplitude do composto de referência, em função do factor de dependia da temperatura [C <sub...

Aqui descrevemos uma aplicação da técnica de deflexão do feixe fototérmica em combinação com um composto de cálcio enjaulado, DM-nitrophen, para monitorar microssegundo e milissegundo dinâmica e energética de mudanças estruturais associadas com a associação de cálcio para um sensor de cálcio neuronal, Downstream Elemento Regulador Antagonista modulador .

Submillisecond alterações na conformação das proteínas resolvidas por Photothermal Boca deflexão

Photothermal beam deflection together with photo-acoustic calorimetry and thermal grating belongs to the family of photothermal methods that monitor the ...

O objetivo geral do experimento a seguir é caracterizar as mudanças conformacionais associadas à ligação de ligantes aos transdutores de cálcio em escala de tempo submilissegundo. A transição conformacional entre a proteína APO e a proteína ligada ao cálcio é desencadeada pela clivagem fotoquímica de um composto de cálcio engaiolado, o cálcio DM nitro, que leva à liberação fotoquímica de cálcio livre. A alteração associada no índice de refração é medida como um deslocamento do feixe sonda utilizando um detector sensível à posição quádruplo.Em seguida, as curvas de desvio do feixe fototérmico são medidas em função da temperatura para a amostra e para o padrão. A análise conjunta das curvas de desvio do feixe fotoacústico fornece informações sobre o mecanismo da comutação conformacional induzida por cálcio em termos de variações de volume e entalpia. A principal vantagem do desvio do feixe fototérmico em relação aos métodos existentes, como o fluxo turbulento, é que esta técnica permite a detecção simultânea de variações de volume e entropia em escala de tempo submilissegundo.A demonstração visual desta técnica é necessária, pois o alinhamento preciso do instrumento é fundamental par

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Apresentamos uma técnica que permite a separação espacial de diferentes conformadores ou aglomerados presentes em um feixe molecular. Um defletor eletrostático é usado para separar espécies por sua proporção de momento massa-dipolo, levando à produção de conjuntos de fase de gás de um único conformador ou estoquiometria de cluster.

Separação Espacial de Conformadores Moleculares e Clusters

As principais etapas da função da proteína, em particular as mudanças conformacionais da espinha dorsal e as reações de transferência de prótons, geralmente ocorrem na escala de tempo de microssegundos a milissegundos. Esses processos dinâmicos podem ser estudados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de varredura em etapas resolvida no tempo, em particular para proteínas cuja função é desencadeada pela luz.

Transferência de prótons e Proteína Conformação Dynamics em fotossensíveis Proteínas por Time-resolvido Passo-scan-Fourier Transform Infrared Spectroscopy

Apresentamos um protocolo para criar um filme em tempo real de um pacote de onda rotacional molecular usando uma configuração de imagem de explosão de Coulomb de alta resolução.

Direct Imaging da Laser-driven Ultrafast rotação Molecular

Aqui, apresentamos os protocolos de análises de diferencial-deteção de tempo-resolvido infravermelho vibracional espectroscopia e elétron difração que permitem observações das deformações de estruturas locais ao redor de moléculas de photoexcited em um colunar cristal líquido, dando uma perspectiva atômica, sobre a relação entre a estrutura e a dinâmica deste material fotoativa.

Novas técnicas para observar a dinâmica estrutural de cristais líquidos de Photoresponsive

O sucesso de um experimento de cristalografia de tempo-resolvido serial femtosecond é dependente da entrega de amostra eficiente. Aqui, descrevemos os protocolos para otimizar a extrusão de Bacteriorrodopsina microcristais de um injector de microextrusão de alta viscosidade. A metodologia baseia-se na homogeneização da amostra com um romance acoplador de três vias e visualização com uma câmera de alta velocidade.

Melhorando a extrusão de alta viscosidade de microcristais de tempo-resolvido Serial Femtosecond cristalografia em Lasers de raio-x

Apresentamos um protocolo para imobilizar macromoléculas únicas em dispositivos microfluidos e quantificar mudanças em suas conformações fluxo de cisalhamento. Este protocolo é útil para caracterizar as propriedades biomecânicas e funcionais de biomoléculas, como proteínas e DNA, em um ambiente de fluxo.

Caracterizando mudanças conformais de molécula única fluxo de cisalhamento com microscopia de fluorescência

Apresentamos um guia abrangente para preparação fixa de amostras de alvo, coleta de dados e processamento de dados para cristalografia síncrotron serial na linha de feixe Diamond I24.

Coleta de dados seriais de alvo fixo na fonte Diamond Light

O aprimoramento da fluorescência induzida por proteínas de molécula única é um sensor de proximidade espectroscópico de fluorescência útil sensível às mudanças estruturais locais nas proteínas. Aqui mostramos que pode ser usado para descobrir conformações locais estáveis em α-Synuclein, que também é conhecida como globularmente desestruturada e instável quando medida usando a régua FRET de longo alcance.

Utilizando o aprimoramento da fluorescência induzida por proteínas resolvidas pelo tempo para identificar conformações locais estáveis Um monômero α-sinucleína de cada vez

A espectroscopia de retroespalhamento de nêutrons oferece um acesso não destrutivo e livre de rótulos à dinâmica ps-ns de proteínas e sua água de hidratação. O fluxo de trabalho é apresentado com dois estudos sobre proteínas amiloides: sobre a dinâmica resolvida no tempo da lisozima durante a agregação e sobre a dinâmica da água de hidratação da tau após a formação de fibras.

Espectroscopia de Nêutrons de Alta Resolução para Estudo da Dinâmica de Proteínas e Água de Hidratação de Picossegundos-Nanossegundos

Aqui, apresentamos o protocolo para estudar a flexibilidade local e a dinâmica de biomoléculas usando anisotropia de fluorescência resolvida no tempo no nível de molécula única no modo de microscopia confocal.

Anisotropia de fluorescência resolvida no tempo de moléculas únicas para caracterizar a flexibilidade local em biomoléculas

As pinças plasmônicas usam ressonância plasmônica de superfície localizada em nanoestruturas de ouro para capturar nanopartículas únicas, incluindo proteínas, dentro de um campo óptico em escala nanométrica. Mudanças no sinal espalhado revelam a presença de proteínas e dinâmica conformacional, permitindo o monitoramento sem modificações de fluoróforos ou amarração de superfície.

Monitoramento da dinâmica conformacional de proteínas únicas não modificadas usando pinças plasmônicas

Aprenda a técnica de deflexão de feixe fototérmica para estudar mudanças conformacionais em sensores de cálcio neuronais. Este método permite detectar simultaneamente variações de volume e entropia em escalas de tempo submilisegundo.

Submillisecond alterações na conformação das proteínas resolvidas por Photothermal Boca deflexão

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