Optical imaging of single protein dynamics
Project goals
This project aims at a fundamentally new method capable of detecting and tracking the conformational dynamics of proteins at a single-molecular level, at their native time scales, and ultimately without the use of any labels. Understanding the conformations of a protein in its native environment is a crucial step in revealing its biological function. We advance the proven concept of single protein scattering detection by measurement of the optical anisotropy phenomenon at single-molecule level, giving readout of the protein conformation. An experimental approach will be developed enabling real-time tracking of conformational changes of single-proteins at timescales ranging from sub-microsecond to hours. As a result, this work will present an advanced and general toolbox in molecular biology and biophysics for studying protein dynamics including fast folding and transition paths which were so far never possible to observe in real-time.
Keywords
MicroscopyNano-opticsProtein dynamicsLabel-free proteinConformational changesmolecular biologyBiophysics
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
ERC CZ
Call for proposals
ERC CZ 3 (SMSM2016LL1)
Main participants
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT-31258/2016-1
Alternative language
Project name in Czech
Optické zobrazování dynamiky jednotlivých proteinů
Annotation in Czech
Realizace projektu hraničního výzkumu zaměřeného na principiálně novou metodu detekce a sledování konformace proteinů na úrovni jednotlivých molekul, v jejich přirozených časových škálách a potenciálně bez použití molekulárních značek. Pochopení dynamiky proteinů v jejich přirozeném prostředí je klíčem k odhalení jejich biologické funkce. Projekt staví na ověřeném konceptu zobrazování světla rozptýleného na jednotlivých molekulách proteinů. Přidáním analýzy optické anizotropie a jejich změn tak zprostředkuje sledování konformace zobrazeného proteinu. Vývoj experimentální metody by měl umožnit sledování změn jednotlivých proteinů v reálním čase na časové škále od mikrosekund po hodny. Výsledky tohoto projektu přinesou novou sadu pokročilých měřících metod v molekulární biologii a biofyzice pro studium dynamiky proteinů včetně skládání proteinů a přechodových trajektorií, které dosud nebyly nikdy dosažitelné.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
CEP - secondary branch
BH - Optics, masers and lasers
CEP - another secondary branch
BO - Biophysics
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
10403 - Physical chemistry
10610 - Biophysics
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The research team of Marek Piliarik developed a new set of advanced microscopy methods for direct imaging of the dynamics of individual proteins in real-time. New, extremely sensitive experimental techniques enabled direct observation of single-protein processes driving the life and the death of a cell paving the way for discoveries in biology and more accurate diagnostics in medicine.
Solution timeline
Realization period - beginning
Nov 1, 2016
Realization period - end
Oct 31, 2021
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 16, 2021
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-MSM-LL-U
Data delivery date
Jun 21, 2022
Finance
Total approved costs
40,738 thou. CZK
Public financial support
40,738 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
40 738 CZK thou.
Public support
40 738 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
01. 11. 2016 - 31. 10. 2021