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A New Support Film for Cryo Electron Microscopy Protein Structure Analysis Based on Covalently Functionalized Graphene

  • Protein adsorption at the air–water interface is a serious problem in cryogenic electron microscopy (cryoEM) as it restricts particle orientations in the vitrified ice-film and promotes protein denaturation. To address this issue, the preparation of a graphene-based modified support film for coverage of conventional holey carbon transmission electron microscopy (TEM) grids is presented. The chemical modification of graphene sheets enables the universal covalent anchoring of unmodified proteins via inherent surface-exposed lysine or cysteine residues in a one-step reaction. Langmuir–Blodgett (LB) trough approach is applied for deposition of functionalized graphene sheets onto commercially available holey carbon TEM grids. The application of the modified TEM grids in single particle analysis (SPA) shows high protein binding to the surface of the graphene-based support film. Suitability for high resolution structure determination is confirmed by SPA of apoferritin. Prevention of proteinProtein adsorption at the air–water interface is a serious problem in cryogenic electron microscopy (cryoEM) as it restricts particle orientations in the vitrified ice-film and promotes protein denaturation. To address this issue, the preparation of a graphene-based modified support film for coverage of conventional holey carbon transmission electron microscopy (TEM) grids is presented. The chemical modification of graphene sheets enables the universal covalent anchoring of unmodified proteins via inherent surface-exposed lysine or cysteine residues in a one-step reaction. Langmuir–Blodgett (LB) trough approach is applied for deposition of functionalized graphene sheets onto commercially available holey carbon TEM grids. The application of the modified TEM grids in single particle analysis (SPA) shows high protein binding to the surface of the graphene-based support film. Suitability for high resolution structure determination is confirmed by SPA of apoferritin. Prevention of protein denaturation at the air–water interface and improvement of particle orientations is shown using human 20S proteasome, demonstrating the potential of the support film for structural biology.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Philip Nickl, T. Hilal, D. Olal, Ievgen DonskyiORCiD, Jörg RadnikORCiD, K. Ludwig, R. Haag
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Small
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley VCH
Erste Seite:2205932
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Functionalized graphene; Protein structure; Transmission electron microsocpy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
DOI:10.1002/smll.202205932
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-566443
ISSN:1613-6810
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
Datum der Freischaltung:21.12.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:21.12.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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