• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

利用爆发方差分析鉴定单分子 FRET 实验中的分子动力学。

Identifying molecular dynamics in single-molecule FRET experiments with burst variance analysis.

机构信息

Department of Physics and Biological Physics Research Group, University of Oxford, Oxford, United Kingdom.

出版信息

Biophys J. 2011 Mar 16;100(6):1568-77. doi: 10.1016/j.bpj.2011.01.066.

DOI:10.1016/j.bpj.2011.01.066
PMID:21402040
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3059737/
Abstract

Histograms of single-molecule Förster resonance energy transfer (FRET) efficiency are often used to study the structures of biomolecules and relate these structures to function. Methods like probability distribution analysis analyze FRET histograms to detect heterogeneities in molecular structure, but they cannot determine whether this heterogeneity arises from dynamic processes or from the coexistence of several static structures. To this end, we introduce burst variance analysis (BVA), a method that detects dynamics by comparing the standard deviation of FRET from individual molecules over time to that expected from theory. Both simulations and experiments on DNA hairpins show that BVA can distinguish between static and dynamic sources of heterogeneity in single-molecule FRET histograms and can test models of dynamics against the observed standard deviation information. Using BVA, we analyzed the fingers-closing transition in the Klenow fragment of Escherichia coli DNA polymerase I and identified substantial dynamics in polymerase complexes formed prior to nucleotide incorporation; these dynamics may be important for the fidelity of DNA synthesis. We expect BVA to be broadly applicable to single-molecule FRET studies of molecular structure and to complement approaches such as probability distribution analysis and fluorescence correlation spectroscopy in studying molecular dynamics.

摘要

单分子Förster 共振能量转移 (FRET) 效率的直方图常用于研究生物分子的结构,并将这些结构与功能联系起来。概率分布分析等方法分析 FRET 直方图以检测分子结构中的异质性,但它们无法确定这种异质性是来自动态过程还是来自几种静态结构的共存。为此,我们引入了突发方差分析 (BVA),这是一种通过比较随时间变化的单个分子的 FRET 标准偏差与理论预期的标准偏差来检测动力学的方法。DNA 发夹的模拟和实验都表明,BVA 可以区分单分子 FRET 直方图中静态和动态异质性的来源,并可以根据观察到的标准偏差信息对动力学模型进行测试。使用 BVA,我们分析了大肠杆菌 DNA 聚合酶 I 的 Klenow 片段的手指闭合转变,并在核苷酸掺入之前形成的聚合酶复合物中鉴定出大量动力学;这些动力学对于 DNA 合成的保真度可能很重要。我们预计 BVA 将广泛适用于单分子 FRET 研究分子结构,并补充概率分布分析和荧光相关光谱学等方法在研究分子动力学方面的作用。

相似文献

1
Identifying molecular dynamics in single-molecule FRET experiments with burst variance analysis.利用爆发方差分析鉴定单分子 FRET 实验中的分子动力学。
Biophys J. 2011 Mar 16;100(6):1568-77. doi: 10.1016/j.bpj.2011.01.066.
2
Characterizing single-molecule FRET dynamics with probability distribution analysis.用概率分布分析对单分子 FRET 动力学进行特征描述。
Chemphyschem. 2010 Jul 12;11(10):2209-19. doi: 10.1002/cphc.201000129.
3
Conformational transitions in DNA polymerase I revealed by single-molecule FRET.单分子荧光共振能量转移技术揭示的 DNA 聚合酶 I 的构象转变。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jan 12;107(2):715-20. doi: 10.1073/pnas.0910909107. Epub 2009 Dec 18.
4
Single-molecule Förster resonance energy transfer reveals an innate fidelity checkpoint in DNA polymerase I.单分子Förster 共振能量转移揭示 DNA 聚合酶 I 中的固有保真度检查点。
J Am Chem Soc. 2012 Jul 11;134(27):11261-8. doi: 10.1021/ja3038273. Epub 2012 Jun 29.
5
Monitoring the conformation of benzo[a]pyrene adducts in the polymerase active site using fluorescence resonance energy transfer.利用荧光共振能量转移监测苯并[a]芘加合物在聚合酶活性位点的构象。
Biochemistry. 2009 Jun 16;48(23):5382-8. doi: 10.1021/bi900148t.
6
Conformational landscapes of DNA polymerase I and mutator derivatives establish fidelity checkpoints for nucleotide insertion.DNA 聚合酶 I 和突变体衍生物的构象景观为核苷酸插入建立保真度检查点。
Nat Commun. 2013;4:2131. doi: 10.1038/ncomms3131.
7
Computational prediction of residues involved in fidelity checking for DNA synthesis in DNA polymerase I.计算预测 DNA 聚合酶 I 中 DNA 合成保真度检查涉及的残基。
Biochemistry. 2012 Mar 27;51(12):2569-78. doi: 10.1021/bi201856m. Epub 2012 Mar 15.
8
Quantitative Single-Molecule Three-Color Förster Resonance Energy Transfer by Photon Distribution Analysis.基于光子分布分析的定量单分子三色Förster 共振能量转移
J Phys Chem B. 2019 Aug 15;123(32):6901-6916. doi: 10.1021/acs.jpcb.9b02967. Epub 2019 Jun 4.
9
Using single-molecule FRET to probe the nucleotide-dependent conformational landscape of polymerase β-DNA complexes.利用单分子 FRET 技术探测聚合酶 β-DNA 复合物的核苷酸依赖性构象景观。
J Biol Chem. 2020 Jul 3;295(27):9012-9020. doi: 10.1074/jbc.RA120.013049. Epub 2020 May 8.
10
Unraveling multi-state molecular dynamics in single-molecule FRET experiments. II. Quantitative analysis of multi-state kinetic networks.解析单分子 FRET 实验中的多态分子动力学。II. 多态动力学网络的定量分析。
J Chem Phys. 2022 Jul 21;157(3):031501. doi: 10.1063/5.0095754.

引用本文的文献

1
Quantitative analysis methods for free diffusion single-molecule FRET experiments.自由扩散单分子荧光共振能量转移实验的定量分析方法
Curr Opin Struct Biol. 2025 Aug;93:103075. doi: 10.1016/j.sbi.2025.103075. Epub 2025 Jun 9.
2
Time-Resolved Fluorescence Anisotropy from Single Molecules for Characterizing Local Flexibility in Biomolecules.用于表征生物分子局部柔韧性的单分子时间分辨荧光各向异性
J Vis Exp. 2025 Apr 25(218). doi: 10.3791/67802.
3
Disentangling Timescales of Molecular Kinetics with spFRET using ALEX-FCS.利用ALEX-FCS通过单分子荧光共振能量转移解析分子动力学的时间尺度
J Fluoresc. 2025 Feb 17. doi: 10.1007/s10895-025-04187-0.
4
tttrlib: modular software for integrating fluorescence spectroscopy, imaging, and molecular modeling.tttrlib:用于整合荧光光谱学、成像和分子建模的模块化软件。
Bioinformatics. 2025 Feb 4;41(2). doi: 10.1093/bioinformatics/btaf025.
5
Accounting for Fast vs Slow Exchange in Single Molecule FRET Experiments Reveals Hidden Conformational States.在单分子荧光共振能量转移实验中考虑快速与慢速交换可揭示隐藏的构象状态。
J Chem Theory Comput. 2024 Dec 10;20(23):10339-10349. doi: 10.1021/acs.jctc.4c01068. Epub 2024 Nov 26.
6
Dual client binding sites in the ATP-independent chaperone SurA.ATP 非依赖型伴侣蛋白 SurA 的双配体结合位点。
Nat Commun. 2024 Sep 14;15(1):8071. doi: 10.1038/s41467-024-52021-1.
7
Accounting for fast vs slow exchange in single molecule FRET experiments reveals hidden conformational states.在单分子荧光共振能量转移实验中考虑快速与慢速交换,可揭示隐藏的构象状态。
bioRxiv. 2024 Jun 3:2024.06.03.597137. doi: 10.1101/2024.06.03.597137.
8
Time-heterogeneity of the Förster Radius from Dipole Orientational Dynamics Impacts Single-Molecule FRET Experiments.来自偶极子取向动力学的福斯特半径的时间异质性影响单分子荧光共振能量转移实验。
ArXiv. 2024 Dec 3:arXiv:2404.09883v2.
9
The substrate-binding domains of the osmoregulatory ABC importer OpuA transiently interact.渗透压调节 ABC 转运器 OpuA 的底物结合域瞬时相互作用。
Elife. 2024 May 2;12:RP90996. doi: 10.7554/eLife.90996.
10
DNA controls the dimerization of the human FoxP1 forkhead domain.DNA控制人类FoxP1叉头结构域的二聚化。
Cell Rep Phys Sci. 2024 Mar 20;5(3). doi: 10.1016/j.xcrp.2024.101854. Epub 2024 Mar 12.

本文引用的文献

1
Characterizing single-molecule FRET dynamics with probability distribution analysis.用概率分布分析对单分子 FRET 动力学进行特征描述。
Chemphyschem. 2010 Jul 12;11(10):2209-19. doi: 10.1002/cphc.201000129.
2
Detection of structural dynamics by FRET: a photon distribution and fluorescence lifetime analysis of systems with multiple states.通过 FRET 检测结构动力学:具有多个状态的系统的光子分布和荧光寿命分析。
J Phys Chem B. 2010 Jun 17;114(23):7983-95. doi: 10.1021/jp102156t.
3
On the origin of broadening of single-molecule FRET efficiency distributions beyond shot noise limits.关于单分子 FRET 效率分布在超越散粒噪声限制的展宽起源。
J Phys Chem B. 2010 May 13;114(18):6197-206. doi: 10.1021/jp100025v.
4
Distinguishing between protein dynamics and dye photophysics in single-molecule FRET experiments.区分单分子 FRET 实验中的蛋白质动力学和染料光物理。
Biophys J. 2010 Feb 17;98(4):696-706. doi: 10.1016/j.bpj.2009.12.4322.
5
Conformational transitions in DNA polymerase I revealed by single-molecule FRET.单分子荧光共振能量转移技术揭示的 DNA 聚合酶 I 的构象转变。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Jan 12;107(2):715-20. doi: 10.1073/pnas.0910909107. Epub 2009 Dec 18.
6
Probing biomolecular structures and dynamics of single molecules using in-gel alternating-laser excitation.使用凝胶内交替激光激发技术探测生物分子结构和单分子动力学。
Anal Chem. 2009 Dec 1;81(23):9561-70. doi: 10.1021/ac901423e.
7
Nucleosome disassembly intermediates characterized by single-molecule FRET.通过单分子荧光共振能量转移表征的核小体解聚中间体。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Sep 8;106(36):15308-13. doi: 10.1073/pnas.0903005106. Epub 2009 Aug 21.
8
RNA folding dynamics by single-molecule fluorescence resonance energy transfer.通过单分子荧光共振能量转移研究RNA折叠动力学
Methods. 2009 Oct;49(2):112-7. doi: 10.1016/j.ymeth.2009.04.017. Epub 2009 May 4.
9
Slide into action: dynamic shuttling of HIV reverse transcriptase on nucleic acid substrates.迅速行动:HIV逆转录酶在核酸底物上的动态穿梭
Science. 2008 Nov 14;322(5904):1092-7. doi: 10.1126/science.1163108.
10
Applications of fluorescence correlation spectroscopy to the study of nucleic acid conformational dynamics.荧光相关光谱在核酸构象动力学研究中的应用。
Prog Nucleic Acid Res Mol Biol. 2008;82:33-69. doi: 10.1016/S0079-6603(08)00002-0.