Mikroskopie nanoskopické dynamiky proteinů
| Thesis title in Czech: | Mikroskopie nanoskopické dynamiky proteinů |
|---|---|
| Thesis title in English: | Microscopy of protein nano-dynamics |
| Key words: | Dynamika proteinů|molekulární motory|Rayleighův rozptyl|optická detekce|mikroskopie|molekulární značky |
| English key words: | Protein dynamics|molecular motors|Rayleigh scattering|optical detection|microscopy|molecular labels |
| Academic year of topic announcement: | 2024/2025 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | |
| Department: | Institute of Physics of Charles University (32-FUUK) |
| Supervisor: | Mgr. Marek Piliarik, Ph.D. |
| Author: |
| Guidelines |
| The PhD program can be integrated into the 1st Topical Partner Cluster (TPC) „Cytoskeletal Dynamics Across Scales: From molecular biophysics to organismal development“ associated with the Dresden internation Graduate School for Biomedicine and Bioengineering (DIGS-BB).
PhD student can benefit from the access to combined research infrastructure, techniques, training, lab rotations, joint summer schools. DIGS-BB TPC provides expert mentoring and thesis supervision by each student’s Thesis Advisory Committees (TAC). Each TAC is composed of three experts usually representing different disciplines and research institutions. The TAC will accompany each PhD student throughout the thesis work for maximum duration of 4 years. More information at https://www.digs-bb.de/tpc/cytoskeletal-dynamics-across-scales Detailed statement of work to be determined. More information piliarik@ufe.cz |
| References |
| 1. M. Vala, L. Bujak, A.G. Marin, K. Holanova, V. Henrichs, M. Braun, Z. Lansky, M. Piliarik, Nanoscopic Structural Fluctuations of Disassembling Microtubules Revealed by Label-Free Super-Resolution Microscopy, Small Methods (2021) 2000985
2. M. Piliarik, V. Sandoghdar, Direct optical sensing of single unlabelled proteins and super-resolution imaging of their binding sites, Nature Communications 5 (2014) 4495. 1. 3. S. Weisenburger and V. Sandoghdar, Light Microscopy: An ongoing contemporary revolution, Contemporary Physics 56 (2015) 123 4. C. F. Bohren, D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. 2004. 5. M. Vala, M. Piliarik, Weighing single protein complexes on the go, Nature Methods 18 (2021) 1159–1160 Další literatura bude upřesněna |
| Preliminary scope of work |
| Pochopení dynamiky vnitřního uspořádání makromolekul, zejména proteinů, v jejich přirozeném prostředí je kritickým krokem k poznání jejich biologické funkce. Experimentální metody však v této oblasti narážejí na řadu fundamentálních překážek, ať už to je prostorové rozlišení optických soustav, rychlost snímání fluorescenčních signálů, nebo průměrování přes heterogenní soubor molekul.
V disertační práci bude využita nová metoda optického zobrazování rozptýleného světla na jednotlivých molekulách a rozptylových značkách, která je rozvíjena ve výzkumném týmu Nano-optika. Počátečními zkoumanými systémy budou motorové proteiny asociované s mikrotubuly jako například tau protein, Kinesin-1, Ase1. Náplní výzkumného projektu bude experimentální studium změn prostorového uspořádání proteinů na úrovni jednotlivých molekul v reálném čase s vysokým prostorovým a časovým rozlišením v řádech jednotek nanometrů a mikrosekund. Zároveň s přispěním k vývoji a validaci unikání měřící metody je hlavním cílem práce popis dynamiky a mechanické funkce základních stavebních kamenů v biologických systémech. |
| Preliminary scope of work in English |
| Understanding the dynamics of the internal organization of macromolecules, especially proteins, in their natural environment is a critical step towards understanding their biological function. However, experimental methods in this area face a number of fundamental obstacles, be it the spatial resolution of optical arrays, the speed of sensing fluorescence signals, or averaging over a heterogeneous set of molecules.
This thesis will use a novel method for optical imaging of scattered light on single molecules and scattering labels that is being developed in the Nano-optics research team. The initial systems to be investigated will be microtubule-associated motor proteins such as Kinesin-1, Ase1, Tau. The scope of the research project will be to experimentally study changes in the spatial arrangement of proteins at the single molecule level in real time with high spatial and temporal resolution on the order of nanometre units and microseconds. While contributing to the development and validation of the measurement method, the main goal of the work is to describe the dynamics and mechanical function of the basic building blocks in biological systems. |