Megahertz Imaging of Microtubule Dynamics by Interferometric Scattering Microscopy
Project goals
Microtubules are cytoskeletal polymers composed of tubulin subunits that reversibly assemble into hollow tubes, alternating between periods of assembly and disassembly. During microtubule disassembly, electron micrographs suggest structural transitions from straight into curved protofilaments at the very tips of disassembling microtubules. However, these transitions of the structure have never been observed in live samples that were not fixed beforehand. Here, employing scattering labels enabling tracking of single-protofilament depolymerization trajectories, we use interferometric scattering microscopy to detect transient structural changes in the disassembling microtubule tips at unprecedented temporal resolution. Our preliminary data reveals transient fluctuations of the protofilament positions, suggesting a stochastic mechanism of switching from the disassembly to the assembly phase. We aim to elucidate the switching from disassembly to assembly, termed ‘rescue’, and provide mechanistic insight into microtubule-dependent processes in cell biology.
Keywords
bio-polymersprotein dynamicsmicrotubulesdynamic instabilityconformational changesnanoscopyinterferometric detection of scatteringiSCAT microscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202200004
Main participants
Biotechnologický ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-11753S
Alternative language
Project name in Czech
Zobrazovení dynamiky mikrotubulů pomocí interferometrické detekce rozptýleného světla s megahertzovým rozlišením
Annotation in Czech
Mikrotubuly jsou biopolymery složené z proteinu tubulinu charakterizované neustálým stochastickým přechodem mezi fázemi polymerace a depolymerace. Elektronové mikrografy naznačují, že během depolymerace mikrotubulů dochází ke strukturální změnám při kterých se konformace protofilamentů mění z napřímených segmentů do zakřivených. Tyto strukturální změny však nebyly nikdy pozorovány v dynamických vzorcích. V tomto projektu využijeme rozptylové značky k trasování strukturních změn spojených s rozpadajícími-se mikrotubuly s bezprecedentním časoprostorovým rozlišením. Naše předběžné data ukazují fluktuující character geometrie depolymerujících protofilamentů a nabízejí stochastické vysvětlení mechanismu přepínání mezi depolymerací a polymerací. Zaměříme se proto na opbjasnění tohoto procesu známého jako “microtubule rescue” a nabídneme vhled do základních mechanistických procesů probíhajících v buňkách.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Apr 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
9,534 thou. CZK
Public financial support
9,534 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 534 CZK thou.
Public support
9 534 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Optics (including laser optics and quantum optics)
Solution period
01. 04. 2022 - 31. 12. 2024