POWRE: Molecular Mechanisms of Binding of Gd(3+) Complexes to Biomolecules

POWRE:Gd(3) 配合物与生物分子结合的分子机制

基本信息

项目摘要

SmirnovaMCB 0075042The aim of this research is to understand molecular mechanisms of reversible binding of paramagnetic contrast agents (PCA's) developed for Magnetic Resonance Imaging (MRI) to biological macromolecules, phospholipids and proteins, and the effort of these interactions on relaxivity of PCA's. Contrast-enhanced MRI has wide applications in clinical work and is a powerful tool in research. New applications are emerging in microimaging and developmental biology. However not enough is known about structure-function relationships of PCS's, especially the molecular mechanisms of reversible binding of PCA to biological macromolecules, and the effects of biological environment on relaxivity of PCA's. This research will characterize the binding interactions and investigate the effect of these interactions on relaxivity of PCA's through systematic studies of a series of lanthanide ion complexes (Gd(III) with different lipophilicity by a combination of spectoscopic techniques, including fluorescence, nuclear magnetic resonance, and electron magnetic resonance at multiple and high magnetic fields. Model phospholipids will be used to see how lipophilicity affects the ability of PCA's to interact non-specifically with biological membranes and how these interactions change relaxivity of the Gd(III) complex. PCA non covalent binding with human serum albumin will use a combination of spin-labeling EPR, fluorescence, and HF EPR to map the PCA binding sites over the albumin molecule and to study how changes in lipophilicity of these complexes affects the binding. Fatty acid binding proteins, which have a single but very different binding site than albumin will also be examined. This is a POWRE proposal, which will allow the PI who is trained as a physical chemist to extend her skills into molecular biology.
SmirnovaMCB 0075042这项研究的目的是了解为磁共振成像 (MRI) 开发的顺磁性造影剂 (PCA) 与生物大分子、磷脂和蛋白质可逆结合的分子机制,以及这些相互作用对 PCA 弛豫性的影响。 增强磁共振成像在临床工作中有着广泛的应用,是研究中的有力工具。 显微成像和发育生物学领域正在出现新的应用。 然而,对于PCS的结构与功能关系,特别是PCA与生物大分子可逆结合的分子机制,以及生物环境对PCA弛豫性的影响,人们知之甚少。 本研究将通过结合光谱技术(包括荧光、核磁共振、磷脂模型将用于观察亲脂性如何影响 PCA 与生物膜非特异性相互作用的能力以及这些相互作用如何变化。 PCA 与人血清白蛋白非共价结合的弛豫性将使用自旋标记 EPR、荧光和 HF EPR 的组合来绘制白蛋白分子上的 PCA 结合位点,并研究其亲脂性如何变化。这些复合物会影响脂肪酸结合蛋白,其与白蛋白具有单一但非常不同的结合位点。这是一项 POWRE 提案,它将允许受过物理化学家培训的 PI 进行研究。将她的技能扩展到分子生物学。

项目成果

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