Deindl labb

Populärvetenskaplig presentation

Strukturella tekniker och fluorescensbildtagning av enskilda molekyler för att undersöka proteiner och proteinkomplex som reglerar genuttryck
Hur kan de molekylära strukturerna och dynamiken i protein möjliggöra dess funktion? Forskningen i Sebastian Deindls labb är inriktad på att ta itu med denna fråga genom att använda en kombination av fluorescensbildtagning på molekylärnivå, strukturtekniker (framförallt röntgenkristallografi), biokemi och datorsimuleringar.

Enbart kunskap om den statiska formen av proteiner och proteinkomplex kan inte på ett tillfredsställande sätt förklara hur de fungerar. De är av naturen dynamiska och de tidsberoende fluktuationerna i strukturerna är ofta viktiga för deras funktion.
För att undersöka dynamiken hos proteiner, utarbetar vi speciella fluorescensmetoder för att kunna studera rörelsen hos enskilda molekyler i realtid. Deras komplexa dynamik kan vara svår att studera i klassiska ”bulk”-experiment eftersom ensemble genomsnitt kan dölja närvaron av flera kinetiska vägar eller övergående stadier. Analyser av enskilda molekyler kan dock ge oss möjlighet att direkt observera dessa processer och korrelera strukturdynamik med funktion.

Vi hoppas kunna kombinera dynamisk realtidsinformation från dessa singel-molekyl experiment med biokemiska och strukturella data för att skapa filmer av proteiner och proteinkomplex som ger en kvantitativ och mekanistisk förståelse av hur de fungerar.

Forskningsprojekt

Fluorescensbildtagning av enskilda molekyler och strukturella studier av proteiner och proteinkomplex som reglerar genuttryck
Hur möjliggör de molekylära strukturerna och dynamiken hos dessa proteiner tillsammans deras funktion? Forskningen i Sebastian Deindls labb är inriktad på att ta itu med denna fråga med hjälp av en kombination av fluorescensbildningsmetoder, strukturtekniker (cryo-EM, SAXS, röntgenkristallografi), biokemi och datorsimuleringar.

Single-molecule FRET

För att undersöka proteins dynamiska natur tittar vi på fluorescensen från enskilda molekyler för att direkt visualisera väsentliga cellulära processer i realtid. De underliggande interaktionerna mellan biomolekyler eller konformationsförändringar involverar ofta distansförändringar vid en nanometerlängdskala (1 – 10 nm). Fluorescensresonans energiöverföring (FRET) är en spektroskopisk teknik som möjliggör observation av distansförändringar i denna längdskala med hög känslighet och i realtid. Komplex dynamik kan vara svår att fånga i klassiskt bulk-experiment eftersom gruppgenomsnitt kan dölja närvaron av flera kinetiska vägar eller övergående stadier. Men utredningar på singel-molekyl nivå kan dock tillåta oss att direkt observera dessa processer och korrelera strukturdynamik med funktion. Vi hoppas på att kunna kombinera dynamisk realtidsinformation från dessa singel-molekyl experiment med biokemiska och strukturella data för att skapa 'molekylära filmer' av proteiner och proteinkomplex som ger en kvantitativ och mekanistiska förståelse för deras funktion.

Integrativ strukturbiologi strategi

Vi studerar strukturella arkitekturer av molekylära maskiner med hjälp av olika tekniker inklusive cryo-elektronmikroskopi, röntgenkristallografi, liten vinkel X-ray scattering (SAXS) och cross-linking masspektrometri. I slutändan hoppas vi kunna förena grunddata och biokemi med dynamisk realtidsinformation från singel-molekyl experiment för att ge en mer komplett kvantitativ och mekaniskförståelse av proteinfunktion.

Medarbetare