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Can DyeCycling break the photobleaching limit in single-molecule FRET?

Nano Research 2022年第11期15卷 9818-9830页

作者： Benjamin Vermeer Sonja Schmid nanodynamicslab Laboratory of BiophysicsWageningen UniversityStippeneng 46708WE WageningenThe Netherlands

Biomolecular systems,such as proteins,crucially rely on dynamic processes at the *** biomolecular nanodynamics is therefore key to obtaining a mechanistic understanding of the energies and molecular driving forces that controlbiomolecular ***-molecule fluorescence resonance energy transfer(smFRET)is a powerful technique to observe inreal-time how a single biomolecule proceeds through its functional cycle involving a sequence of distinct structural ***,this technique is fundamentally limited by irreversible photobleaching,causing the untimely end of the experiment andthus,a narrow temporal bandwidth of≤3 orders of ***,we introduce“DyeCycling”,a measurement scheme withwhich we aim to break the photobleaching limit in *** introduce the concept of spontaneous dye replacement bysimulations,and as an experimental proof-of-concept,we demonstrate the intermittent observation of a single biomolecule forone hour with a time resolution of ***,DyeCycling can provide>100-fold more information per singlemolecule than conventional *** discuss the experimental implementation of DyeCycling,its current and fundamentallimitations,and specific biological use *** its general simplicity and versatility,DyeCycling has the potential torevolutionize the field of time-resolved smFRET,where it may serve to unravel a wealth of biomolecular dynamics by bridgingfrom milliseconds to the hour range.

关键词： biomolecular dynamics single-molecule fluorescence resonance energy transfer(smFRET) photobleaching conformational changes single-molecule kinetics

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