Polariserad ljusspektroskopi och elektronisk energitransport tillämpad inom biovetenskaper
Forskningsprojekt
Projektet avser att utveckla och tillämpa nya ljusspektroskopiska metoder i studiet av biologiska makromolekylers tredimensionella struktur och funktion, särskilt proteiners.
Inom projektet bedrivs teoretisk och experimentell forskning som grundar sig på att elektronisk energi kan överföras mellan två kemiskt olika, såväl som identiska fluorescerande molekyler. Från dessa data är det möjligt att beräkna avståndet mellan de molekylgrupper där energiöverföring sker.
Projektöversikt
Projektperiod:
2008-05-05 –
2010-12-31
Medverkande institutioner och enheter vid Umeå universitet
Strukturinformation om proteiner som inbördes bildar regelbundna superstrukturer är ett annat område där vi nyligen lyckats tillämpa och analysera fluorescensspektroskopiska experiment. Aktin som bl.a. ingår i muskelfunktionen är ett välkänt protein som bildar icke-kovalenta proteinpolymerer, s.k. filamentöst (F) aktin. I en studie som rör strukturen hos F-aktin finner vi att monomererna är inbördes arrangerade så att de bildar en dubbelhelix. Ett annat viktigt och intressant resultat är det visar sig vara möjligt att bestämma aktinmonomerens orientering i helixstrukturen. Eftersom energiöverföring sker mellan ett flertal märkta aktinmonomerer som slumpmässigt förekommer i strukturen är en kvantitativ analys av fluorescensdata mycket komplicerad. Detta har vi löst med hjälp av en nyligen utvecklad metod som baseras på en ”genetisk algoritm” i kombination med Monte Carlo och Brownsk dynamiksimulering. Detta förefaller kunna bli ett kraftfullt verktyg i analysen av fluorescensdata som uppmätts för komplexa system. Icke-kovalenta proteinpolymerer manifesteras bl.a. i ett flertal amyloidsjukdomar (Skellefteåsjukan, Alzheimers och Creutzfeldt-Jakobs, galnakosjukan (BSE) och liknande sjukdomar), men också i samband med vissa toxiners och tubuliners funktioner.
I en vidare tillämpning av elektronisk energitransport mellan fluorescerande molekyler söker vi utveckla kliniska metoder för behandling av olika typer av starrsjukdomar, samt att konstruera molekylära system för förstärkt fluorescensdetektion av biomolekyler, genom att nyttja fotofysikaliska/kemiska principer. Fenomenet energiförflyttning nyttjas också i ett projekt som avser att förbättra nuvarande metoder för gen/DNA-sekvensering.
