Terahertz-spektroskopi av proteiner i lösning

Forskningsprojekt, 2025 – 2028

Proteiner är stora tredimensionella molekyler och är ansvariga för nästan alla cellulära processer. Funktionen hos proteiner utlöses av konformationsförändringar är intimt kopplade till deras struktur och rörelse. I det här projektet kommer vi att skapa en ny metod för att observera proteiners och andra bio-makromolekyler såsom RNA rörelser under en tidsskala av pikosekunder, vilket motsvarar svängningar inom det så kallade terahertzområdet. Observation av proteiners rörelser i pikosekundskala har förblivit otillgängliga på grund av de tekniska utmaningarna att generera terahertzvågor, terahertzvågor stark absorption i vatten och en bred kontinuerlig vibrationsdensitet. De få befintliga studierna för att mäta processer som sker på en tidsskala av pikosekunder har begränsats till proteiner i artificiella miljöer som pulver och kristaller för att övervinna utmaningarna i dess naturliga vattenbaserade miljö. I det här projektet kommer vi att utveckla ny teknologi som möjliggör studier av proteindynamik i terahertzområdet under realistiska fysiologiska förhållanden. För detta ska vi kombinera den teknologi som nyligen utvecklats för rymdvetenskap och för polarisering av proteinmolekyler i lösning. Detta innebär att alla proteinmolekyler interagerar koherent med det elektromagnetiska fältet och skapar spektroskopiska signaturer av de undersökta molekylerna. Den del av det elektromagnetiska fältet som kan mätas med terahertzvågor är för närvarande helt outforskad inom biovetenskapen, och resultaten av denna forskning kommer att öppna upp ett nytt område för att studera och identifiera proteinstruktur och dynamik.