Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Submillisecond конформационные изменения в белках решены фототермического отклонения луча

Published: February 18, 2014 doi: 10.3791/50969

Summary

Здесь мы сообщаем применение методики отклонения фототермическая луча в сочетании с в клетке соединения кальция, DM-nitrophen, для отслеживания микросекундные и миллисекундные динамику и энергетику структурных изменений, связанных с ассоциацией кальция в нейронной датчика кальция, Переработка регуляторный элемент антагонистов модулятор .

Abstract

Отклонение Фототермическая луч вместе с фото-акустической калориметрии и термического решетки принадлежит к семейству фототермических методов, которые контролируют Время-профиля громкости и энтальпии изменения света, индуцированные конформационные изменения в белках на микросекунды до миллисекунды временные рамки, которые не доступны в режиме обычного стоп -потока инструменты. Кроме того, поскольку общий изменения объема и / или энтальпии зондируются, эти методы могут быть применены к белков и других биомакромолекул, которые не имеют флуорофор и этикетку или хромофора. Для мониторинга динамики и энергетику структурных изменений, связанных с Са 2 + привязка к кальция преобразователей, таких нейронных датчиков кальция, в клетке соединения кальция, DM-nitrophen, используется для фото-триггера быстрой (τ <20 мкс) увеличение свободного кальция концентрации и связанное с ним объема и энтальпии зондируются используя технику отклонения фототермическая луча.

Introduction

Фототермические методы, такие как фотоакустического калориметрии, прогиб фототермическая пучка (PDB), и переходных решетки в сочетании с наносекундного лазерного возбуждения представляют собой мощную альтернативу переходных оптических спектроскопии для временным разрешением исследований короткоживущих промежуточных 1,2. В отличие от оптических методов, таких как нестационарного поглощения и ИК-спектроскопии, что наблюдение за временной профиль изменения поглощения в окружающем хромофора; фототермические методы обнаружить временную зависимость изменений тепло / объем и, следовательно, являются ценными инструментами для исследования временных профилей оптически "молчаливые" процессы. До сих пор, фотоакустическая калориметрии и переходные решетки успешно применяется для изучения конформационных динамику фотоиндуцированных процессов, включая двухатомной миграции лиганда в глобинов 3,4, лиганд взаимодействия с белком кислородного датчика FixL 5, электрон и протон транспорт в гема-медь оксидазы 6й фотосистемы II, а также фото-изомеризации в родопсина 7 и конформационной динамики криптохрома 8.

Чтобы расширить применение методов фототермических в биологических системах, которых не хватает внутреннего хромофора и / или флуорофор, техника PBD сочеталась с использованием клетке соединения к фото-триггера увеличение концентрации лиганд / подложки в течение нескольких микросекунд или быстрее, в зависимости на клетке соединения. Такой подход позволяет мониторинг динамики и энергетики структурных изменений, связанных с лиганд / связывание субстрата с белками, которых не хватает внутреннего флуорофор или хромофора и на временной шкале, которые не доступны инструментов коммерческих стоп-потока. Здесь применение PBD контролировать термодинамику клетке соединения, Ca 2 + DM-nitrophen, фото-расщепление, а также кинетика для Ca 2 + ассоциации с С-концевого домена нейронной датчика кальция внизпоток регуляторный элемент антагониста модулятор (DREAM) представлена. Са 2 + является фото-освобожден от Ca 2 + DM-nitrophen в пределах 10 мкс и повторную привязку к unphotolysed клетку с постоянной времени ~ 300 мкс. С другой стороны, в присутствии apoDREAM дополнительной кинетической происходит на временной шкале миллисекунд наблюдается и отражает связывание лиганда с белком. Применение PBD, чтобы исследовать конформационные переходы в биологических системах была как-то ограничена из-за инструментальных трудностей; например трудным выравнивание зондом и пучка накачки для достижения сильного и воспроизводимый сигнал PBD. Однако тщательная разработка контрольно-измерительного настройке, точный контроль температуры и осторожны выравнивание пробного луча и насоса обеспечивают последовательный и надежный сигнал PBD, который позволяет мониторинг временным разрешением объема и изменения энтальпии на широкий временная шкала от 10 мкс до примерно 200 мс. Кроме того, Modificобъема экспериментальной процедуры, чтобы гарантировать обнаружение проб и эталонных трасс под одинаковой температурой, буферной состава, ориентации оптических клеток, мощности лазера и т.д. значительно снижает экспериментальную ошибку в измеренных реакционных объемов и энтальпий.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Примеры Подготовка

  1. Провести подготовку образца и все образцы манипуляций в темной комнате, чтобы предотвратить нежелательную uncaging.
  2. Растворения DM-nitrophen ((1 - (2-нитро-4 ,5-диметоксифенил) - N, N, N ', N'-тетракис [(окси-карбонил)-метил] -1,2-этандиамин) в 50 мМ HEPES буфер, 100 мМ KCl, рН 7,0 до конечной концентрации 400 мкМ (ε 350 нм = 4330 М -1 см -1 9).
  3. Добавить CaCl 2 от маточного раствора 0,1 М для достижения желательного соотношения [Ca 2 +]: [DM-nitrophen]. Для белков с Уб для Ca 2 + ассоциации более 10 мкм, отношение [Ca 2 +]: [DM-nitrophen] 1:1 предпочтительнее предотвращения связывания фото-выпущен Ca 2 + в Uncaged DM-nitrophen . Действительно, с учетом стоимости С У для DM-nitrophen быть 10 нМ и общая концентрация DM-nitrophen и Ca 2 + быть 400 мм, ~ 90% кальция связывающего белкас K D = 10 мкм будет в apoform. С другой стороны, для изучения Са 2 + связывания с белками с K D <10 мкм, это предпочтительнее, чтобы уменьшить [Са 2 +]: [DM-nitrophen] отношение к 0,95 предотвратить Ca 2 + комплексообразованию с апо- белок до клетке фотодиссоциации.
  4. Солюбилизации Ссылочное соединение, K 3 [Fe (III) (CN) 6] или Na 2 CrO 4, в том же буфере, как для образца.

2. Настройка эксперимента

  1. Основная экспериментальная конфигурация показана на рисунке 2.
  2. Используйте отверстие под штифт (P 2), чтобы регулировать диаметр пробного луча (632 нм выходе He-Ne лазера, ~ 5 мВт мощность лазера) до 1 мм и распространять пробного луча через центр ячейки, помещенной в температуре контролируется держатель клеток с использованием М 1 зеркало.
  3. Используйте зеркало (м 2) за образцом для центрирования луча датчикана центре чувствительной положение детектора.
  4. Фокус зондирующего луча на центр детектора таким образом, что разница в напряжении между двумя верхними диодов и нижних двух диодов, а также разница в напряжении между двух диодов на левой и правой стороне детектора нулю.
  5. Впоследствии, форма диаметром луча накачки, в 355 нм выход добротности Nd: YAG лазера, ПШПВ 5 нс) с помощью 3 мм крошечное отверстие (P 1), расположенный между двумя 355 нм лазерных зеркал.
  6. Copropagate пучка накачки через центр кюветы, как показано на рисунке 2. Важно, что оба лазерные лучи распространяются через центр оптического клетки в почти коллинеарными образом, чтобы получить измеримый угла рассеяния и, следовательно, высокую амплитуду сигнала PBD. В экспериментальных условиях, угол пересечения зонда и пучков накачки меньше 15 °.
  7. Использование эталонного соединения для выравнивания зонд и насослуча для достижения удовлетворительного сигнал PBD, т.е. хорошим соотношением сигнал / шум и стабильной амплитуды PBD на длинных временных масштабах (~ 100 мс).
  8. Отрегулируйте положение луча накачки по отношению к пробного луча с помощью дополнительных регулировки 355 нм лазерных зеркал.
  9. Измерение амплитуды опорного сигнала PBD в виде разности между двумя верхними и нижними фотодиодов на позиционно-чувствительный детектор. Сигнал PBD должен наблюдаться быстрый рост амплитуды на быстром масштабе времени (<10 мкс) и остаются стабильными на 100 мс сроки, как показано на рисунке 3. Выстрела к выстрелу изменчивости амплитуды PDB находится в пределах 5% от амплитуды сигнала и сигнал воспроизводимость в основном пострадали от вибрации.
  10. Проверьте линейность амплитуды PBD сигнала по отношению к выпущенному тепловой энергии путем измерения линейную зависимость сигнала PBD на возбуждающего лазерного власти и о количестве Einsteins поглощается, E A= (1-10-A), где А соответствует исходной оптической плотности при длине волны возбуждения.
  11. Держите мощность лазера ниже примерно 1000 мкдж и оптическую плотность образца / эталонного соединения на длине волны менее 0,5 возбуждения, чтобы предотвратить поглощение многофотонную и уменьшение мощности луча накачки, соответственно, и обеспечить линейность сигнала PBD.

3. PBD Измерения

  1. Начните с измерения следов PBD для справки. Поместите раствор эталонного соединения в 1,0 см х 1,0 см или 1,0 см х 0,5 см кварцевой кювете и поместите ячейку в контролируемой температурой держателя. Обе длины путей обеспечить сравнимую амплитуду PBD.
  2. Обнаружение опорный сигнал PBD в виде функции температуры в диапазоне температур от 16-35 ° С с температурой приращения 3 ° С.
  3. При каждом изменении температуры, проверить положение зонда пучка на позиционно-чувствительный детектор и повторноотрегулировать положение в центре детектора если это необходимо.
  4. Проверьте линейность сигнала PBD в виде функции [(DN / ТД) / C] ρ р термин в соответствии с уравнением 2.
  5. Поместите раствора образца в том же оптическую кювету, как и для эталонного соединения сохраняя тот же ориентацию оптической кювете как для опорного измерения.
  6. Обнаружение образцы PBD следы в том же диапазоне температур, как и для ведения и проверить линейность амплитуды образец PBD по отношению к [(DN / ТД) / С р ρ] срок.

4. Анализ данных

Величина отклонения прямо пропорционально изменению объема из-за нагрева образца (ΔV й) и нетепловой изменения объема (ΔV nonth) в соответствии с уравнением 1:
Уравнение 1
Амплитуда образца (S) И ссылка (г) PBD сигнал можно описать с помощью уравнений 2 и 3, соответственно.
Уравнение 2

Уравнение 3

Сигнал PBD прямо пропорциональна параметра отклика прибора (K) и количество Einsteins поглощается (Е). Первое слагаемое в уравнении 2, (дп / ТД) (1/ρC р) Q, соответствует изменению сигнала из-за тепла, выделяемого в растворителе. Дп / дт термин представляет собой изменение в зависимости от температуры показателя преломления, ρ-плотность растворителя, С р-теплоемкость. Все параметры известны в дистиллированной воде и могут быть определены для буферном растворе путем сравнения сигнала PBD для сравнительного соединения в дистиллированной воде и в соответствующем буфере. Вопрос является количество тепловой Returneд в растворителе. Ρ (дп / д ρ) термин является единицей-менее постоянным, что не зависит от температуры в диапазоне температур от 10-40 ° C 10. Ап термин абс соответствует изменению показателя преломления в связи с наличием поглощающих видов в растворе, и это незначительным, если длина волны зондирующего луча смещена относительно спектров поглощения любых видов в растворе. Сигнал, возникающий от эталонного соединения (г) выражается уравнением 3, где Е ч ν является энергия фотона на длине волны возбуждения, Е ч ν = 80,5 ккал / моль для возбуждения 355 нм.

  1. Возьмем амплитуду сигнала опорной PBD в виде разницы между претриггер и после запуска PBD сигнала, как показано на рисунке 3. Аналогичным образом, определить амплитуду быстро быстро) и медленная фаза медленным) Сигнала образец PBD.
  2. Чтобы исключить параметр отклика прибора, K, масштабировать амплитуду сигнала образец PBD амплитудой сигнала PBD для справки. Отношение сигнал выборки для опорного сигнала дает уравнение 4 и может быть записана как:
    Уравнение 4
  3. Используя это уравнение, определить тепло, выделяющееся в раствор (Q) и нетепловой изменения объема (ΔV nonth) связан с фотоинициированной реакции со склона и перехвата, соответственно, земельного [(с / т) Е ч ν] Термин в зависимости от температуры зависит перспективе [(дп / ТД) (1/ρCp)].
  4. Для определения объема реакции и изменение энтальпии для быстрого и медленного процесса, масштабировать наблюдаемое объем и изменение энтальпии в соответствующее квантовым выходом в соответствии с уравнениями 5-7.

    Уравнение 6

    Уравнение 7

    Для многоступенчатого процесса с кинетика происходит на временной шкале от 10 мкс ~ 200 мс, объем и энтальпия изменения, связанные с отдельных стадий реакции может быть определена. Амплитуды и времена жизни для отдельных стадий анализируют с помощью аппроксимации данных функцией F (T), который описывает временной профиль объема и энтальпии изменений.
    Уравнение 8
    где α 0 соответствует с быстрым и α я соответствует с медленным для каждого отдельного процесса и τ я являются время жизни отдельных стадий реакции. Из температурной зависимости константы скорости FOг отдельные процессы (К = 1 / τ я) Энергия активации и энтропии параметры могут быть легко определены с помощью Эйринг участков.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Типичный пример PBD следы для Ca 2 + фото-релизе от Ca 2 + DM-nitrophen показано на рисунке 3. Быстрый фаза соответствует фото-расщепления Ca 2 + DM-nitrophen и Ca 2 + освобождения, тогда как медленная фаза отражает Са 2 + привязка к nonphotolysed клетке. Участок из PBD амплитуды выборки для быстрой и медленной фазы масштабированного амплитуде эталонного соединения в виде функции температуры зависело фактора [C р ρ / (DN / ТД)] коэффициент согласно уравнению 4 и масштабирование наблюдаемое количество тепла, выделяемое в раствор и нетепловой изменения объема к квантовым выходом для DM-nitrophen фотодиссоциации (Φ = 0,18) 11 в соответствии с уравнениями 5-7 при условии, что значения энтальпии реакции и объема для быстрой фазы (ΔV быстро = - 12 ± 5 мл / моль и ΔH быстро = -50 ± 20 ккал / моль) идля медленной фазы (ΔV медленно = 9 ± 5 мл / моль и ΔH медленно = -23 ± 12 ккал / моль). PBD след за + ассоциации Са 2 к С-концевого домена нейронной датчика кальция Downstream регуляторный элемент антагониста Regulator (DREAM) (аминокислотные остатки 161-256) показаны на рисунке 4. По Ca 2 + фото-диссоциации, фото-выпущен лиганд сопоставляет С-концевого домена DREAM с постоянной времени 1,3 ± 0,3 мс при 20 ° C. Из температурной зависимости наблюдаемой константы скорости, активационный барьер для Ca 2 + привязки к C-концевого домена DREAM была определена в 9,2 ± 0,4 ккал / моль.

Рисунок 1
Рисунок 1. Реакционная схема для Са 2 + DM-нитrohen uncaging и Са 2 + привязка к датчику Са 2 +. Схематическое представление фото-инициации конформационного перехода Са 2 + запускается в Ca 2 + преобразователей. Фото-расщепление Ca 2 + DM-nitrophen приводит к увеличению свободной концентрации Са 2 + (протокол 1), Са 2 + ассоциация с + преобразователя Ca 2 и сопутствующей структурного перехода (протокол 2). Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

Рисунок 2
Рисунок 2. Фототермическая отклонение луча настройки. Экспериментальная установка для фото-термической измерений отклонения луча в конфигурации коллинеарном. М 1 и М 355 отличаются высокой энергии Nd: YAG лазера зеркала, L 1 представляет собой выпуклую линзу, расположенную перед детектором, P 1 и P 2 представляет поры формировать накачки и диаметр луча, соответственно, и DM является дихроичного зеркала. F 1 представляет собой 500 нм долго фильтр. Врезка: Прогиб балки в связи с фототермический эффект. Зонд луч, который проходит через градиента показателя преломления, созданных за счет градиента температуры в среде отклоняется на угол θ и угол отклонения измеряется с помощью позиционно-чувствительным детектором. Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

Рисунок 3 Рисунок 3. Представитель PBD следы для Ca 2 + DM-nitrophen uncaging. PBD след за + фото-релиза выпуска Са 2 от Ca 2 + DM-nitrophen (показано красным) и эталонного соединения (показан синим цветом). Условия: 1 мм DM-nitrophen в 20 мМ HEPES буфера, 100 мМ KCl рН 7,0 и 0,8 мМ Са 2 +. K 3 [Fe (CN) 6] был использован в качестве эталонного соединени. Поглощение образца при 355 нм соответствует что эталонного соединения (355 нм = 0,4). Оптическая плотность 0,4 выбран поскольку он находится в диапазоне от линейности сигнала PBD в зависимости от количества поглощенной Einsteins . Следы PBD представляют в среднем 20 следов. Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

Рисунок 4 Содержание-шир = "5 дюймов" FO: Пребывание "/ files/ftp_upload/50969/50969fig4highres.jpg" Первоначально "/ files/ftp_upload/50969/50969fig4.jpg" ширина = "600px" />
Рисунок 4. Представитель PBD следы для Ca 2 + DM-nitrophen uncaging в присутствии С-концевого домена DREAM. PBD трассировки для Ca 2 + фото-релизе от Ca 2 + DM-nitrophen в присутствии С-концевого домена DREAM белка ( показано красным) и для контрольного соединения (показано черным цветом). Вставка: Эйринг участок кинетики с использованием восстановленных из экспоненциального затухания для образца PBD следа при различных температурах. Условия 400 мкМ DM-nitrophen, 390 мкМ CaCl 2, 100 мкМ С-концевой DREAM в 20 мМ HEPES буфере, рН 7,4, 100 мМ KCl и 500 мкМ TCEP и проследить за ссылку на тех же условиях. PBD след для ссылки представляют в среднем 20 следов и что для образца составляет в среднем три следов.hres.jpg "целевых =" _blank "> Нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Физический принцип фототермических методов является то, что фото-возбужденная молекула рассеивает избыточную энергию через колебательной релаксации в основное состояние, в результате чего теплового нагрева окружающего 1,12 растворителя. Для растворителей, таких как вода, это производит быстрое расширение объема (ΔV-е место). Возбужденного состояния молекулы могут также вступает в фотохимические процессы, которые приводят к нетепловыми изменения объема (ΔV nonth) из-за разрыва связи / формирования и / или изменения в молекулярной структуре, которые могут изменить молекулярные размеры молекулы (ы) (то есть изменения в ван-дер- Объем Ваальса), а также изменить распределение заряда молекулы (ами), в результате чего электрострикционных эффектов. Это приводит к быстрому расширению освещенной объема, который генерирует изменение показателя преломления, которые могут быть проверены различными оптическими методами. PBD имеет преимущество в том, что градиент показателя преломления, установленного в образец DUE в форме гауссова лазерного импульса, вызывает отклонение зонда пучка, прошедшего через образец, как показано на рисунке 2.

Фото-тепловой метод отклонения луча позволяет определять с временным разрешением объема и изменения энтальпии для широкого круга фотоинициированной процессов, включая реакционной механизма фото-расщепления лиганд-гема комплексов 13 и выпуском биоактивными молекулами, из клетки соединение комплекс 14, а также зондирование срок службы государственной флуорофором триплет. Этот подход имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами, обычно используемых для мониторинга структурных изменений в биомакромолекул, такие как спектроскопии нестационарного поглощения и флуоресценции. Нет внутренней хромофора / флуорофором или дополнительная маркировка белок не требуется, так как структурные переходы зондируются мониторинга изменений в объеме и / или в энтальпии, хотя наличие хромофора в образце такLution необходимо сформировать сигнал PBD. Кроме того, кинетические параметры (константы скорости, энтальпии активации и энтропии) для процессов, происходящих на субмикросекундном сроки, которые не могут быть разрешены в экспериментах стоп-потока, легко доступны в измерениях PBD. В последнее время другие метки, свободное системы обнаружения, проверяющие изменения в показателе преломления или сдвига длины волны, таких как поверхностного плазмонного резонанса и бислоя интерферометрии, соответственно, были разработаны и применяются для изучения лиганд / белка и белка / белковых взаимодействий. Однако, в отличие PBD, эти подходы связаны иммобилизации биологических молекул-мишеней на поверхность и необходимые, таким образом, дополнительные модификации био-макромолекулы, которые могут вмешиваться в наблюдаемый процесс.

Мы приняли несколько модификаций Наши приборы настройки, которые привели к улучшению воспроизводимости данных и мелких ошибок в восстановленных термодинамических параметров. В частности, применениеЧетырехместный фотодиод в качестве детектора PBD позволило точное выравнивание пробного луча на детекторе положения и, таким образом, лучший сигнал воспроизводимости в то время как дополнительный колебательная изоляция как пробного луча и детектора PBD с использованием затухающие монтажные сообщения снизился шум сигнала PBD и расширили временные рамки, доступные в измерениях PBD. Мы хотели бы подчеркнуть, что чувствительность эксперимента зависит от шкалы времени проведения мероприятия (ы) и мониторинга медленных процессов (τ> 10 мс) очень чувствительна к установке приборов и экспериментальных условиях. Кроме того, размещение дихроичное зеркало перед кюветы упрощает выравнивание коллинеарным пробного луча и насоса, увеличивая соотношение сигнал / шум сигнала PBD.

Критические шаги протокола включать регулярную проверку линейности сигнала PBD как функция I) зависит от температуры фактор, [(DN / ТД) / C р ρ], II) лазер РоWER, и III) образца / ссылка поглощения на длине волны возбуждения. Кроме того, точный контроль температуры и идентичных условиях эксперимента для измерения проб и эталонных имеет решающее значение для надежной измерений PBD и успешного сбора данных.

Основным ограничением PBD техники напоминает требование, чтобы учился био-макромолекулы несет в себе фото-Label Group. Этот недостаток можно преодолеть путем применения различных клетке соединений. Действительно, недавнее развитие новых стратегий арретирования включая клетке пептидов, в клетке белка и в клетке ДНК позволяет широкого применения PBD контролировать сложных биологических систем и процессов, включая белка - пептида и белка - белковые взаимодействия, а также быструю кинетику, связанные с ДНК складной на физиологически соответствующие временные рамки. Стратегия, представленные здесь ясно показывает, что в сочетании с соответствующей системой клетка соединения, способы PBD может быть легко использован дляхарактеризуют мкс до миллисекунды структурные переходы, связанные с Са 2 + привязка к датчикам кальция, а также для мониторинга небольших лигандов взаимодействия с белковыми преобразователей или связывание молекул субстрата для ферментов и т.д.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Национальным научным фондом (MCB 1021831, JM) и Дж. & программы биомедицинских исследований Е. (Флорида Департамента здравоохранения, JM).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-(4,5-Dimethoxy-2-Nitrophenyl)-1,2-Diaminoethane-N,N,N',N'-Tetraacetic Acid Life Technologies D-6814 DM-nitrophen, cage calcium compound, keep stock solutions in dark to prevent photodissociation
4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-ethanesulfonic acid, N-(2-Hydroxyethyl)piperazine-N′-(2-ethanesulfonic acid) Sigma Adrich 0909C HEPES buffer
Potassium ferricyanide (III) Sigma Aldrich 702587 reference compound for PBD measurements
Sodium chromate Sigma Aldrich 307831 reference compound for PBD measurements
He-Ne Laser Diode 5 mW 635 nm Edmund Optics 54-179 use as a probe beam for PBD measurements
Oscilloscope,  LeCroy Wave Surfer 42Xs 400 MHz bandwith
Nd:YAG laser Continuum ML II pump beam for PBD measurements
M355; Nd:YAG laser mirror Edmund Optics 47-324 laser mirror for 355 nm laser line
M1 and M2; Laser diode mirror Edmund Optics 43-532 visilbe laser flat mirror, wavelength range 300-700 nm
P1 and P2; Iris Diaphragm Edmund Optics 62-649 pin hole to shape the probe and pum beams
L1; bi-convex lens Thorlabs LB1844 a lens to focus the probe beam at the detector, EFL 50 mm, wavelength range 350-2,000 nm
DM, dichroic mirror Thorlabs DMLP505 a longpass dichroic mirror with a cutoff wavelength of 505 nm
F1; Edge filter Andower 500FH90-25 a long pass filter with a cutoff wavelength of 500 nm
Temperature-controlled cuvette holder Quantum Northwest FLASH 300  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gensch, T., Viappiani, C. Time-resolved photothermal methods: accessing time-resolved thermodynamics of photoinduced processes in chemistry and biology. Photochem. Photobiol. Sci. 2, 699-721 (2003).
  2. Larsen, R. W., Mikšovská, J. Time resolved thermodynamics of ligand binding to heme proteins. Coord. Chem. Rev. 251 (9-10), 1101-1127 (2007).
  3. Westrick, J. A., Peters, K. S. A photoacoustic calorimetric study of horse myoglobin. Bioph. Chem. 37 (1-3), 73-79 (1990).
  4. Belogortseva, N., Rubio, M., Terrell, W., Miksovska, J. The contribution of heme propionate groups to the conformational dynamics associated with CO photodissociation from horse heart myoglobin. J. Inorg. Biochem. 101 (7), 977-986 (2007).
  5. Mikšovská, J., Suquet, C., Satterlee, J. D., Larsen, R. W. Characterization of Conformational Changes Coupled to Ligand Photodissociation from the Heme Binding Domain of FixL. Biochemistry. 44 (30), 10028-10036 (2005).
  6. Miksovska, J., Gennis, R. B., Larsen, R. W. Photothermal studies of CO photodissociation from mixed valence Escherichia coli cytochrome bo3. FEBS Lett. 579 (14), 3014-3018 (2005).
  7. Losi, A., Michler, I., Gärtner, W., Braslavsky, S. E. Time-resolved Thermodynamic Changes Photoinduced in 5,12-trans-locked Bacteriorhodopsin. Evidence that Retinal Isomerization is Required for Protein Activation. Photochem. Photobiol. 72, 590-597 (2000).
  8. Kondoh, M., et al. Light-Induced Conformational Changes in Full-Length Arabidopsis thaliana Cryptochrome. J. Mol. Biol. 413 (1), 128-137 (2011).
  9. Kaplan, J. H., Ellis-Davies, G. C. Photolabile chelators for the rapid photorelease of divalent cations. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85 (17), 6571-6575 (1988).
  10. Eisenberg, H. Equation for the Refractive Index of Water. J. Chem. Phys. 43 (11), 3887-3892 (1965).
  11. Ellis-Davies, G. C., Kaplan, J. H., Barsotti, R. J. Laser photolysis of caged calcium: rates of calcium release by nitrophenyl-EGTA and DM-nitrophen. Biophys. J. 70, 1006-1016 (1996).
  12. Miksovska, J., Larsen, R. W. Structure-function relationships in metalloproteins. Methods Enzymol. 360, 302-329 (2003).
  13. Miksovska, J., Norstrom, J., Larsen, R. W. Thermodynamic profiles for CO photodissociation from heme model compounds: effect of proximal ligands. Inorg. Chem. 44 (4), 1006-1014 (2005).
  14. Dhulipala, G., Rubio, M., Michael, K., Miksovska, J. Thermodynamic profile for urea photo-release from a N-(2-nitrobenzyl) caged urea compound. Photochem. Photobiol. Sci. 8, 1157-1163 (2009).

Tags

Химия выпуск 84 методы фототермические отклонение фототермическая луч изменение объема изменение энтальпии датчики кальция белка взаимодействие калиевых каналов DM-nitrophen
Submillisecond конформационные изменения в белках решены фототермического отклонения луча
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gonzalez, W. G., Miksovska, J.More

Gonzalez, W. G., Miksovska, J. Submillisecond Conformational Changes in Proteins Resolved by Photothermal Beam Deflection. J. Vis. Exp. (84), e50969, doi:10.3791/50969 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter