Advanced

Screening for adsorptions of Calbindin D9k and Monellin proteins to Silica nanoparticles

Klynning, Nora (2017) MOBK01 20162
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
Although nanoparticles (NPs) are very small, their field in science is currently growing very large. There are several biological, medical and technical applications possible for NPs when bound to proteins. Protein-NP interactions are difficult to predict and therefore a lot of fundamental research is yet to be completed. This study is an attempt to contribute with the aim to explore the interaction between two different proteins with three different sizes of silica NPs. By fluorescence spectroscopy light have been shone on silica NPs and their interactive behavior in combination with three different mutations of the two proteins calbindin D9k and monellin respectively. The fluorescence intensity was measured with two different... (More)
Although nanoparticles (NPs) are very small, their field in science is currently growing very large. There are several biological, medical and technical applications possible for NPs when bound to proteins. Protein-NP interactions are difficult to predict and therefore a lot of fundamental research is yet to be completed. This study is an attempt to contribute with the aim to explore the interaction between two different proteins with three different sizes of silica NPs. By fluorescence spectroscopy light have been shone on silica NPs and their interactive behavior in combination with three different mutations of the two proteins calbindin D9k and monellin respectively. The fluorescence intensity was measured with two different fluorophores; ANS and NR. The study considers six different scenarios of interaction to be possible. Dynamic light scattering measurements were carried out to complement the fluorescence screening results. Interaction appear to be occurring, particularly for the specific combination of the positively charged (+8) mutation of monellin and silica NP, which also indicate on protein concentration dependence. The NP size appear to have an impact on the concentration limits for (+8) mutation of monellin. The results of the experiments also indicate that ANS is a more suitable fluorophore than NR for fluorescence measurements on silica NPs. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Mötet mellan nanopartikel och protein

Uttrycket ”god kemi” används som beskrivning för möten mellan människor som kommer bra överens, de som interagerar väl med varandra. Faktorer som personlighet och andra egenskaper spelar stor roll för att ”god kemi” ska uppstå. Likadant är det vid mötet mellan nanopartiklar och proteiner. Skillnaden är att det sker på nanoskalig nivå och att det är, istället för personlighetsdrag, avgörande kemiska egenskaper som påverkar deras interaktion. Interaktionens goda kemi är bokstavligen avgörande i mötet mellan nanopartiklar och proteiner och är viktigt att ha förståelse för vid framställningen av exempelvis framtida läkemedel. Med denna studie har kombinationen av silica nanopartiklar och de två... (More)
Mötet mellan nanopartikel och protein

Uttrycket ”god kemi” används som beskrivning för möten mellan människor som kommer bra överens, de som interagerar väl med varandra. Faktorer som personlighet och andra egenskaper spelar stor roll för att ”god kemi” ska uppstå. Likadant är det vid mötet mellan nanopartiklar och proteiner. Skillnaden är att det sker på nanoskalig nivå och att det är, istället för personlighetsdrag, avgörande kemiska egenskaper som påverkar deras interaktion. Interaktionens goda kemi är bokstavligen avgörande i mötet mellan nanopartiklar och proteiner och är viktigt att ha förståelse för vid framställningen av exempelvis framtida läkemedel. Med denna studie har kombinationen av silica nanopartiklar och de två proteinerna calbindin D9k respektive monellin undersökts i syfte att öka förståelsen och gynna framtida forskning.

En nanopartikel är mellan 1–100 miljarddels meter i diameter. Eftersom denna storleksordning är omöjlig för blotta ögat att se måste andra metoder användas för att kunna studera nanopartiklar. Fluorescence spektroskopi är en metod som mäter fluoroscence intensitet (IF) och gör det möjligt att iaktta partiklar av nanoskalig storlek. Med hjälp av en molekyl som avger ljus beroende på dess omgivande miljöfaktorer, en så kallad fluorofor, har särskilda protein-nanopartikel kombinationer studerats. Tre olika scenarier för interaktion är möjliga och är illustrerade i Figur 1. Scenario 1 antyder interaktion, scenario 2 antyder interaktion med förändrad struktur av protein som följd och scenario 3 antyder ingen interaktion. Beroende på om fluorofor binder nanopartikel eller inte delas scenarierna in i två olika sektioner, A och B. Genom att mäta IF för dels den särskilda nanopartikel-protein kombinationen (IF total) och dels IF för nanopartikel (IF particle) respektive protein (IF protein) var för sig kan förhållandet dem emellan demonstrera huruvida interaktion sker eller inte.

Oavsett ”god kemi” är vetskapen om hur specifika nanopartikel-protein kombinationer beter sig av stort värde. Det ger möjlighet att med ökad säkerhet förutspå andra kombinationers interaktionsmönster. Denna grundforskning har potential till avgörande kunskap inför framtida upptäckter.


Handledare: Martin Lundqvist
Examensarbete 15 hp i Molekylärbiologi HT2016
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Klynning, Nora
supervisor
organization
course
MOBK01 20162
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8902523
date added to LUP
2017-02-06 15:46:16
date last changed
2017-02-06 15:46:16
@misc{8902523,
  abstract     = {Although nanoparticles (NPs) are very small, their field in science is currently growing very large. There are several biological, medical and technical applications possible for NPs when bound to proteins. Protein-NP interactions are difficult to predict and therefore a lot of fundamental research is yet to be completed. This study is an attempt to contribute with the aim to explore the interaction between two different proteins with three different sizes of silica NPs. By fluorescence spectroscopy light have been shone on silica NPs and their interactive behavior in combination with three different mutations of the two proteins calbindin D9k and monellin respectively. The fluorescence intensity was measured with two different fluorophores; ANS and NR. The study considers six different scenarios of interaction to be possible. Dynamic light scattering measurements were carried out to complement the fluorescence screening results. Interaction appear to be occurring, particularly for the specific combination of the positively charged (+8) mutation of monellin and silica NP, which also indicate on protein concentration dependence. The NP size appear to have an impact on the concentration limits for (+8) mutation of monellin. The results of the experiments also indicate that ANS is a more suitable fluorophore than NR for fluorescence measurements on silica NPs.},
  author       = {Klynning, Nora},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Screening for adsorptions of Calbindin D9k and Monellin proteins to Silica nanoparticles},
  year         = {2017},
}