Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 1 Single Molecule Biophysics - 2008 Verification of the Crooks fluctuation theorem and recovery of RNA folding.

Præsentationer af emnet: "Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 1 Single Molecule Biophysics - 2008 Verification of the Crooks fluctuation theorem and recovery of RNA folding."— Præsentationens transcript:

1 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 1 Single Molecule Biophysics - 2008 Verification of the Crooks fluctuation theorem and recovery of RNA folding free energies D. Collin, F. Ritort, C. Jarzynski, S. B. Smith, I. Tinoco Jr and C. Bustamente Nature, 437, p. 231-234, (2005)

2 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 2 Single Molecule Biophysics - 2008 Oversigt Mål med artikel Metoder Resultater Perspektiver

3 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 3 Single Molecule Biophysics - 2008 Mål med artikel Bruge fluktuations teorier til at bestemme termodynamisk fri energi forskelle ud fra ikke-ligevægts-veje Vise at Crooks flucturation theorem kan bruges til at bestemme den frie energi ved foldning af RNA strukturer som sker tæt på og langt fra ligevægtsbetingelser

4 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 4 Single Molecule Biophysics - 2008 Metoder De måler på: RNA hairpin ved 3 loading rates 16S rRNA, Wild-type + mutant 16S rRNA med Mg 2+

5 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 5 Single Molecule Biophysics - 2008 Metoder – Crooks flucturation theorem (CFT) Sandsynligheds-fordeling af arbejde (W) gjort på molekylet ved udfoldning Sandsynligheds-fordeling af arbejde (-W) gjort på molekylet ved foldning Ændring i fri energi mellem udgangs state og slut state Integralet (summen) af kraft * vej for N s intervaller

6 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 6 Single Molecule Biophysics - 2008 Ved W = ΔG er P U (W) = P R (-W) Altså: Find P U (W) og P R (W) empirisk – deres skæring vil være være uafhængig af loading rate og være et udtryk for ΔG/k B T (givet at det foregår ”nær” ligevægt) Loading rate skal være den samme for udfoldning og foldning Start og slut skal altid være i et ligevægts-stadie Metoder – Crooks flucturation theorem (CFT)

7 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 7 Single Molecule Biophysics - 2008 Results W U > |W R |

8 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 8 Single Molecule Biophysics - 2008 Resultater – nær ligevægt Irreversibilitet stiger med loading rate Estimat for ΔG er ikke påvirket af loading rate Ved W = ΔG er P u (W) = P R (-W) Passer med forventede værdier fra software

9 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 9 Single Molecule Biophysics - 2008 Resultater – nær ligevægt Stor fællesmængde

10 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 10 Single Molecule Biophysics - 2008 Resultater – langt fra ligevægt (loading rate ?) Langt fra ligevægt er der større tab af arbejde. Sandsynlighedsfordeling for udfoldning er ikke længere gaussisk CFT glæder stadig (insert), men vi anvender ikke den direkte metode til bestemmelse af ΔG idet fællesmængde er for lille – i stedet bruges Bennett’s acceptance ratio. Man kan se en forskel på kun ét basepar.

11 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 11 Single Molecule Biophysics - 2008 Resultater – Bennett’s acceptance ratio Omskrivning af CFT: ΔG findes ved skæring mellem: og

12 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 12 Single Molecule Biophysics - 2008 Resultater – Effekt af Mg 2+ (loading rate ?) Irreversabliteten stiger i tilstedeværelse af Mg 2+ Bennett’s anvendes igen Magnesium stabilisere strukturen

13 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 13 Single Molecule Biophysics - 2008 Oversigt – eller noget… ΔG er uafhængig af pull speed Tab af arbejde stiger med pull speed CFT kan anvendes selv langt fra ligevægt Opløsning god nok til at skelne strukturer som er nært relaterede Man kan kvantificere stabiliserende effekter af ioner

14 Sted og dato (Indsæt --> Diasnummer) Dias 14 Single Molecule Biophysics - 2008 Perspektiver  Ikke-ligevægts kraft målinger på enkelt molekyle kan anvendes til at udtale sig om ligevægtsinformation, f.eks. fri energi ved foldning  Målinger behøves ikke at blive foretaget nær ligevægt  Tabt arbejde skal helst være under 100k B T  Kan ikke anvendes til at undersøge f.eks. makromolekylær assembly, hvor der ikke måles på kraft*vej