Molecular Sizing using Fluorescence Correlation Spectroscopy

Die Größe ist eine grundlegende Eigenschaft eines jeden Objektes, speziell von Molekülen. Sie ist direkt verbunden mit fundamentalen Phänomenen, wie z.B. der Diffusion, und zwar unabhängig von anderen Eigenschaften. Die Größe von Molekülen kann sich ändern, wenn sie mit anderen Molekülen wechselwirken (z. B. wenn sie Ionen binden), oder wenn die Temperatur, der pH-Wert oder die chemische Zusammensetzung des umgebenden Mediums sich ändert. Somit kann die Größe ein sehr sensitiver Reporter für den Zustand eines Moleküls sein. Daher findet die Größenbestimmung von Molekülen breite Anwendung in der Physik, der Chemie und der Biologie. In den meisten Fällen erfordern diese Anwendungen eine Größenbestimmung mit einer Genauigkeit von wenigen Angström. In dieser Arbeit untersuche ich die Größe von Molekülen bei pico- und nanomolaren Konzentrationen mittels hoch-genauer Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS). Eine spezielle Abwandlung dieser Methode, die zwei-Focus FCS (2fFCS) erlaubt die Bestimmung des absoluten Diffusionskoeffizienten und somit auch der absoluten Größe eines Moleküls. Die Genauigkeit dieser Methodik wird unter anderen anhand weit verbreiteter globulärer Proteine bestimmt. Weiterhin wird die gemessene quantitative Beziehung zwischen dem molekularen Gewicht und dem gemessenen Diffusionskoeffizienten diskutiert. Ausgehend von der Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie habe ich eine neue Methode entwickelt, die Rotations-Diffusions-Konstanten von Makromolekülen bestimmt. Diese Methode ist geeignet, um Rotations-Diffusions-Konstanten zwischen zehn und einhundert Nanosekunden zu bestimmen, also einem Bereich in dem Fluoreszenz-Anisotropie-Messungen nicht gut angewendet werden können. Mittels des gemessenen Rotations-Diffusions-Koeffizienten wurden die hydrodynamischen Radien einiger weitverbreiteter, globulärer Proteine bestimmt. Die erhaltenen Werte werden mit den Resultaten aus den Diffusionsmessungen verglichen

Evaluating the Effects of SARS-CoV-2 Spike Mutation D614G on Transmissibility and Pathogenicity.

Global dispersal and increasing frequency of the SARS-CoV-2 spike protein variant D614G are suggestive of a selective advantage but may also be due to a random founder effect. We investigate the hypothesis for positive selection of spike D614G in the United Kingdom using more than 25,000 whole genome SARS-CoV-2 sequences. Despite the availability of a large dataset, well represented by both spike 614 variants, not all approaches showed a conclusive signal of positive selection. Population genetic analysis indicates that 614G increases in frequency relative to 614D in a manner consistent with a selective advantage. We do not find any indication that patients infected with the spike 614G variant have higher COVID-19 mortality or clinical severity, but 614G is associated with higher viral load and younger age of patients. Significant differences in growth and size of 614G phylogenetic clusters indicate a need for continued study of this variant

Evaluating the Effects of SARS-CoV-2 Spike Mutation D614G on Transmissibility and Pathogenicity

Global dispersal and increasing frequency of the SARS-CoV-2 spike protein variant D614G are suggestive of a selective advantage but may also be due to a random founder effect. We investigate the hypothesis for positive selection of spike D614G in the United Kingdom using more than 25,000 whole genome SARS-CoV-2 sequences. Despite the availability of a large dataset, well represented by both spike 614 variants, not all approaches showed a conclusive signal of positive selection. Population genetic analysis indicates that 614G increases in frequency relative to 614D in a manner consistent with a selective advantage. We do not find any indication that patients infected with the spike 614G variant have higher COVID-19 mortality or clinical severity, but 614G is associated with higher viral load and younger age of patients. Significant differences in growth and size of 614G phylogenetic clusters indicate a need for continued study of this variant