Förbättring av tidsupplösningen i en mikrospektrometer för fotofysikaliska studier av grönt fluorescerande protein.

The use of fluorescent proteins as fluorescent markers has exploded over the last decades. In particular due to the development of advanced microscopy for live cell measurements, dynamic molecular studies down to single molecule levels and for superresolution microscopy. Many variants of fluorescent proteins exist with varying properties, such as emission color, photostability and brightness. These properties enable advanced applications, like timeresolved imaging or imaging below the diffraction limit. However, the photophysics of fluorescent proteins are complex and in many aspects quite unexplored. The triplet state in particular, is a central photophysical state because it is an entrance gate to an ensamble of deleterious photochemical processes that compromise the photostability of fluorescent proteins.The Pixel team at Institute de Biologie Structurale in France, is mainly focused on developing fluorescent proteins for advanced fluorescence imaging. One of the goals is to understand the influence of photochemistry on the properties of fluorescent proteins.In this project, a method to indirectly observe the triplet state in the prototypical EGFP fluorescent protein was developed. The introduction of new hardware and software, coupled to biophysical experiments, required an interdisciplinary strategy to tackle the obstacles during the route. Experiments under different environmental conditions to test the influence on the population of the triplet state of viscosity, pH, UV and infrared light, triplet state quenchers and temperature were performed.The results show that temperature and laser power greatly influence the triplet state kinetics in EGFP. Notably, it was found that the triplet state lifetime strongly increases at cryotemperature in comparison to roomtemperature. Overall, the newly developed setup and our preliminary results on EGFP open the door to novel studies on the photophysical properties of fluorescent proteins.Nyttjandet av fluorescerande proteiner som markörer har exploderat de senaste årtionden. Speciellt till följd av utvecklingen av avancerad mikroskopi för levande cellmätningar, dynamiska molekylära studier ned till enstaka molekylnivåer och för superupplösnings mikroskopi. Många varianter av fluorescerande proteiner förekommer med varierande egenskaper så som färg, fotostabilitet och ljusstyrka. Dessa proteiner möjliggör avancerade applikationer, som tidsupplöst bildgivning eller bildgivning med upplösning under diffraktionsgränsen. Fotofysiken bakom fluorescerande proteiner är komplex och i många aspekter ganska outforskad. Triplettillståndet är ett centralt fotofysiskt tillstånd eftersom det är en ingångsport till en rad skadliga fotokemiska processer som äventyrar fotostabiliteten hos fluorescerance proteiner.Pixelteamet på Institute de Biologie Structurale i Frankrike, fokuserar huvudsakligen på utveckling av fluorescerande proteiner för avancerad fluorescerande bildgivning. Ett av målen är att förstå hur fotokemi påverkar egenskaperna hos fluorescerande proteiner.I det här projektet har en metod för att indirekt observera triplettillståndet i det prototypiska fluorescerande proteinet EGFP utvecklats. Introduktionen av ny hårdvara och mjukvara, i kombination med biofysikaliska experiment, krävde en interdisiplinär strategi för att tackla utmaningarna under vägens gång. Experiment under olika miljömässiga förhållanden gjordes för att testa hur populationen av triplettillståndet påverkas till följd av viskositet, pH, UV och infrarött ljus, triplettillståndshämmare och temperatur.Resultaten visar att temperatur och lasereffekt har en stor påverkan på triplettillståndet och dess kinetik hos EGFP. Noterbart är att triplettillståndets livstid ökar kraftigt i kryotemperatur i jämförelse med rumstemperatur. Sammanfattningsvis så utvecklades en ny experimentel uppställning och de tidiga resultaten från EGFP har öppnat dörren för nya studier rörande de fotofysiska egenskaperna hos fluorescerande proteiner