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ブリルアン・ラマン同時イメージングによる細胞内局所環境のラベルフリー定量の実現

通过同时布里渊-拉曼成像实现细胞内局部环境的无标记定量

基本信息

批准号：
22KJ0289
负责人：
柴田大輝
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0289/
关键词：
液-液相分離ラマン散乱ブリルアン散乱

项目摘要

本研究は細胞内の液液相分離(LLPS)の物性解明を目的とする。細胞内のLLPSとは、あるタンパク質が液滴と呼ばれる非常に高濃度の構造物を形成する現象を指し、ストレス応答や酵素反応など様々な生理現象に関与するとされる。さらに、神経変性疾患において、LLPSはタンパク質の線維凝集の前段階であると提案されている。本研究では、ラマン散乱とブリルアン散乱を組み合わせた新たなイメージングシステムを用い、液滴内の水の量、タンパク質濃度と構造、動的変化のラベルフリー定量の確立を目的とする。液滴、ゲル、線維を定量的に判別し、線維化を示す液滴の共通性質を解明する。本年度の研究では、神経変性疾患関連タンパク質として、マチャド・ジョセフ病の発症に関与するポリQタンパク質であるアタキシン3を用いて、タンパク質液滴の経時変化を観測した。タンパク質液滴は数マイクロメートル程度の大きさのため、液滴内部を詳細に解析するためには、高い空間分解能が要求される。そこで、はじめに高開口数の対物レンズを用いてゼラチンの測定を行い、ブリルアンスペクトルが過去の報告と同一の傾向を示すことを確かめ、高い空間分解能で液滴を観測できることを確認した。続いて、緩衝溶液中でタンパク質液滴を作成し、その経時変化をブリルアン・ラマンスペクトルの同時測定により追跡した。液滴のブリルアンスペクトルに波数の異なる2つのピークが観測されたことから、液滴内に液体様成分と固体様成分が共存することがわかった。時間経過に従い、固体成分に由来すると考えられるバンドの強度が増加したが、ラマンスペクトルのアミドIバンドのシフトはブリルアンスペクトルの変化に対して遅れていることを検出した。このことから、液滴の相転移が生じてから多段階でタンパク質のβシート化が進んでいることがわかった。

The purpose of this study was to elucidate the physical properties of intracellular liquid-liquid phase separation (LLPS). The phenomenon of LLPS in cells forming extremely high concentrations of structures in the form of droplets, droplets, and other substances is related to physiological phenomena such as enzyme reactions. In addition, in the case of neurological disorders, LLPS may be involved in the early stages of aggregation. This study aims to establish the quantitative determination of the amount of water in the droplet, the concentration of water in the droplet, and the kinetic variation of water in the droplet. Liquid droplet, liquid droplet, linear dimension quantitative discrimination, linear dimension to show the common properties of liquid droplets to understand. This year's study examined the relationship between neurologic disorders and the development of neurologic disorders. The number of droplets in the liquid is large, and the interior of the droplet is analyzed in detail. For example, if the number of open spaces is high, the number of open spaces is high. If the number of open spaces is high, the number of open spaces is high. If the number of open spaces is high, the number of open spaces is high. In the buffer solution, the sample is prepared, and the sample is determined simultaneously. The difference between the number of waves in a droplet and the number of wavelengths in a droplet is measured. The liquid component and the solid component in the droplet are blue shifted. Time, solid content, source, and intensity of the sample increase. The phase shift of liquid droplets is generated by multi-stage transformation.