Reliability and accuracy of single-molecule FRET studies for characterization of structural dynamics and distances in proteins
Ganesh Agam
(1)
,
Christian Gebhardt
(1)
,
Milana Popara
(2)
,
Rebecca Mächtel
(1)
,
Julian Folz
(2)
,
Benjamin Ambrose
(3)
,
Neharika Chamachi
(4)
,
Sang Yoon Chung
(5)
,
Timothy D Craggs
(3)
,
Marijn de Boer
(6)
,
Dina Grohmann
(7)
,
Taekjip Ha
(8)
,
Andreas Hartmann
(4)
,
Jelle Hendrix
(9, 10)
,
Verena Hirschfeld
(11)
,
Christian G Hübner
(12)
,
Thorsten Hugel
(13)
,
Dominik Kammerer
(14)
,
Hyun-Seo Kang
(15)
,
Achillefs N Kapanidis
(14)
,
Georg Krainer
(4)
,
Kevin Kramm
(7)
,
Edward A Lemke
(16, 17)
,
Eitan Lerner
(18)
,
Emmanuel Margeat
(19)
,
Kirsten Martens
(20)
,
Jens Michaelis
(21)
,
Jaba Mitra
(8, 22)
,
Gabriel G Moya Muñoz
(23)
,
Robert B Quast
(19)
,
Nicole C Robb
(14, 24)
,
Michael Sattler
(15)
,
Michael Schlierf
(4)
,
Jonathan Schneider
(23)
,
Tim Schröder
(23)
,
Anna Sefer
(21)
,
Piau Siong Tan
(16)
,
Johann Thurn
(13)
,
Philip Tinnefeld
(23)
,
John van Noort
(25)
,
Shimon Weiss
(5)
,
Nicolas Wendler
(23)
,
Niels Zijlstra
(23)
,
Anders Barth
(26, 27)
,
Claus a M Seidel
(5)
,
Don C Lamb
(23)
,
Thorben Cordes
(23)
1
LMU -
Ludwig Maximilian University [Munich] = Ludwig Maximilians Universität München
2 Heinrich Heine Universität Düsseldorf = Heinrich Heine University [Düsseldorf]
3 University of Sheffield [Sheffield]
4 B CUBE - Center for Molecular Bioengineering [TU Dresden, Germany]
5 UC - University of California
6 University of Groningen [Groningen]
7 University of Regensburg
8 HHMI - Howard Hughes Medical Institute
9 UHasselt - Hasselt University
10 KU Leuven - Catholic University of Leuven = Katholieke Universiteit Leuven
11 Universität zu Lübeck = University of Lübeck [Lübeck]
12 Friedrich-Schiller-Universität = Friedrich Schiller University Jena [Jena, Germany]
13 University of Freiburg [Freiburg]
14 University of Oxford
15 TUM - Technische Universität Munchen - Technical University Munich - Université Technique de Munich
16 University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz
17 IMB - Institute of Molecular Biology [Mainz, Germany]
18 Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem
19 CBS - Centre de Biologie Structurale [Montpellier]
20 LIPhy - Laboratoire Interdisciplinaire de Physique [Saint Martin d’Hères]
21 Universität Ulm - Ulm University [Ulm, Allemagne]
22 UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
23 LMU - Ludwig-Maximilians University [Munich]
24 University of Warwick [Coventry]
25 Universiteit Leiden = Leiden University
26 University Hospital Düsseldorf
27 TU Delft - Delft University of Technology
2 Heinrich Heine Universität Düsseldorf = Heinrich Heine University [Düsseldorf]
3 University of Sheffield [Sheffield]
4 B CUBE - Center for Molecular Bioengineering [TU Dresden, Germany]
5 UC - University of California
6 University of Groningen [Groningen]
7 University of Regensburg
8 HHMI - Howard Hughes Medical Institute
9 UHasselt - Hasselt University
10 KU Leuven - Catholic University of Leuven = Katholieke Universiteit Leuven
11 Universität zu Lübeck = University of Lübeck [Lübeck]
12 Friedrich-Schiller-Universität = Friedrich Schiller University Jena [Jena, Germany]
13 University of Freiburg [Freiburg]
14 University of Oxford
15 TUM - Technische Universität Munchen - Technical University Munich - Université Technique de Munich
16 University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz
17 IMB - Institute of Molecular Biology [Mainz, Germany]
18 Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem
19 CBS - Centre de Biologie Structurale [Montpellier]
20 LIPhy - Laboratoire Interdisciplinaire de Physique [Saint Martin d’Hères]
21 Universität Ulm - Ulm University [Ulm, Allemagne]
22 UIUC - University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
23 LMU - Ludwig-Maximilians University [Munich]
24 University of Warwick [Coventry]
25 Universiteit Leiden = Leiden University
26 University Hospital Düsseldorf
27 TU Delft - Delft University of Technology
Ganesh Agam
- Fonction : Auteur
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Christian Gebhardt
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260082
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Milana Popara
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260083
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Julian Folz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260084
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Benjamin Ambrose
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260085
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Neharika Chamachi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260086
- ORCID : 0000-0002-4657-9092
Timothy D Craggs
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260087
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Dina Grohmann
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260088
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Taekjip Ha
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260089
- ORCID : 0000-0003-2195-6258
Jelle Hendrix
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260090
- ORCID : 0000-0001-5731-1297
Thorsten Hugel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260091
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Hyun-Seo Kang
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260092
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Georg Krainer
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1260093
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Edward A Lemke
- Fonction : Auteur
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Eitan Lerner
- Fonction : Auteur
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Emmanuel Margeat
- Fonction : Auteur
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Jens Michaelis
- Fonction : Auteur
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Gabriel G Moya Muñoz
- Fonction : Auteur
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Robert B Quast
- Fonction : Auteur
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Michael Schlierf
- Fonction : Auteur
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Tim Schröder
- Fonction : Auteur
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Johann Thurn
- Fonction : Auteur
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John van Noort
- Fonction : Auteur
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Shimon Weiss
- Fonction : Auteur
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Nicolas Wendler
- Fonction : Auteur
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Anders Barth
- Fonction : Auteur
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Claus a M Seidel
- Fonction : Auteur
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Don C Lamb
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Thorben Cordes
- Fonction : Auteur
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Résumé
Single-molecule Förster-resonance energy transfer (smFRET) experiments allow the study of biomolecular structure and dynamics in vitro and in vivo. We performed an international blind study involving 19 laboratories to assess the uncertainty of FRET experiments for proteins with respect to the measured FRET efficiency histograms, determination of distances, and the detection and quantification of structural dynamics. Using two protein systems with distinct conformational changes and dynamics, we obtained an uncertainty of the FRET efficiency ≤0.06, corresponding to an interdye distance precision of ≤2 Å and accuracy of ≤5 Å. We further discuss the limits for detecting fluctuations in this distance range and how to identify dye perturbations. Our work demonstrates the ability of smFRET experiments to simultaneously measure distances and avoid the averaging of conformational dynamics for realistic protein systems, highlighting its importance in the expanding toolbox of integrative structural biology.
Origine : Publication financée par une institution
Licence : CC BY - Paternité
Licence : CC BY - Paternité