Biophysics of liquid droplets in bacteria
细菌中液滴的生物物理学
基本信息
- 批准号:2887560
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Brief description of the context of the research including potential impact:The cytoplasm of biological cells is organised into compartments called organelles which are typically membrane-bound, for example the nucleus, consisting of either a single or double phospholipid bilayer membrane to achieve spatiotemporal separation of different molecules. This compartmentalisation allows the plethora of biochemical reactions that take place simultaneously in the cell to be controlled, for example, by concentrating particular molecules together and sequestering molecules from other components. However, liquid-liquid phase separation (LLPS) has recently emerged as a key phenomenon driving the formation of biomolecular condensates, or "membraneless organelles", which perform a similar role to membrane-bound compartment but have no surrounding membrane separating the contents from the cytoplasm. The thermodynamic driving force for the phase separation of biomolecules is the exchange of macromolecule-solvent interactions, with macromolecule-macromolecule and solvent-solvent interactions. In addition to environmental conditions, LLPS is regulated by active processes in the cell, including transcription, post-translational modification, and the ATP-dependent activity of molecular machines. However, several unresolved questions remain, especially the role of the physical properties of biomolecular LLPS droplets and how this influences biological function, and addressing this may have industrial impact through Pharma development. Recently, we made important progress in developing a bacterial LLPS system called the "aggresome" which shows clear potential to address these questions.Aims and objectives:1. Understand the bacterial aggresome in more far greater detail in terms of its physical properties, primarily through a range of advanced biophysical experimentation and simulations. 2. Determine the "physical rules" for aggresome assembly and disassembly.3. Establish how the physicochemical microenvironment of the aggresome affects is function4. Use these rules to determine how to "tune" the aggresome composion and physical properties. The research methodology, including new knowledge or techniques in engineering and physical sciences that will be investigated:Aggresomes will be extracted using immunoprecipitation for "ex vivo" investigations of the liquid droplets. The viscoelastic properties of the aggresome will be measured by combining optical trapping with high-resolution, single-molecule fluorescence imaging. To assess which proteins are essential for aggresome formation, and which protein-protein or protein-RNA interactions stabilise the aggresome structure, a minimal aggresome will be reconstituted in vitro, enabling the effects of different protein or RNA components on the biophysical properties of the droplet to be determined. Having extracted aggresomes, the precise conditions for disaggregation of the assembly will be investigated and formation conditions simulated using polymer physics theory. Different components to those which have been previously investigated with fluorescence microscopy will be tagged to interrogate in more detail the internal structure of the aggresome, the mobility of different components, and how the biophysical properties change over time and with changing environments. Alignment to EPSRC's strategies and research areas:Physics of Life; Healthcare Technologies ; Ageing - lifelong health and wellbeing programme; Tackling Infections, Any companies or collaborators involved:Collaborators - Prof Bai Fan (Peking University, China) and Prof Yingying Pu (Wuhan University, China); company engagement may involve Fujifilm during later stages.
研究背景的简要描述,包括潜在的影响:生物细胞的细胞质被组织成称为细胞器的隔室,这些隔室通常是膜结合的,例如细胞核,由单层或双层磷脂双层膜组成,以实现不同分子的时空分离。这种区室化允许在细胞中同时发生的过多的生化反应得到控制,例如,通过将特定分子集中在一起并将分子与其他组分隔离。然而,液-液相分离(LLPS)最近已经成为驱动生物分子凝聚物或“无膜细胞器”形成的关键现象,其执行与膜结合区室类似的作用,但没有将内容物与细胞质分离的周围膜。生物分子相分离的热力学驱动力是大分子-溶剂相互作用的交换,包括大分子-大分子和溶剂-溶剂相互作用。除了环境条件外,LLPS还受到细胞中活性过程的调节,包括转录、翻译后修饰和分子机器的ATP依赖性活性。然而,仍然存在一些尚未解决的问题,特别是生物分子LLPS液滴的物理性质的作用以及这如何影响生物功能,并通过制药开发解决这一问题可能会产生工业影响。最近,我们在开发一种被称为“攻击组”的细菌LLPS系统方面取得了重要进展,该系统显示出解决这些问题的明显潜力。主要通过一系列先进的生物物理实验和模拟,更详细地了解细菌侵略基因组的物理特性。2.确定侵略者组装和拆卸的“物理规则”。建立侵略者的物理化学微环境如何影响是功能4.使用这些规则来确定如何“调整”侵略者的组成和物理属性。研究方法,包括将研究的工程和物理科学中的新知识或技术:将使用免疫沉淀法提取聚集体,用于液滴的“离体”研究。将通过将光学捕获与高分辨率单分子荧光成像相结合来测量侵略者的粘弹性。为了评估哪些蛋白质是侵略组形成所必需的,以及哪些蛋白质-蛋白质或蛋白质-RNA相互作用稳定侵略组结构,将在体外重构最小侵略组,从而能够确定不同蛋白质或RNA组分对液滴的生物物理性质的影响。在提取了侵略者后,将研究组装体解聚的精确条件,并使用聚合物物理学理论模拟形成条件。将标记与先前用荧光显微镜研究的那些不同的组分,以更详细地询问侵略基因组的内部结构、不同组分的流动性以及生物物理性质如何随时间和环境变化而变化。与EPSRC的战略和研究领域保持一致:生命物理学;医疗保健技术;老龄化-终身健康和福祉计划;应对感染,任何参与的公司或合作者:合作者-白凡教授(中国北京大学)和浦莹莹教授(中国武汉大学);公司参与可能涉及富士胶片在后期阶段。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
均相液相生物芯片检测系统的构建及其在癌症早期诊断上的应用
- 批准号:82372089
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
研究和探索一维范德华材料中的Luttinger liquid物理和摩尔超晶格物理
- 批准号:12174335
- 批准年份:2021
- 资助金额:62 万元
- 项目类别:面上项目
HNRNPK-Xist液液相分离促进X染色体失活
- 批准号:32100547
- 批准年份:2021
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Rbm14的相分离在胚胎发育中的功能及作用机理研究
- 批准号:32000556
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
蛋白质液-液相变环境中DNA G-四链体结构的形成与功能研究
- 批准号:32000866
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Hedgehog信号通路与应激颗粒的交互作用及其功能研究
- 批准号:31970755
- 批准年份:2019
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
应用iTRAQ定量蛋白组学方法分析乳腺癌新辅助化疗后相关蛋白质的变化
- 批准号:81150011
- 批准年份:2011
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
各向同性淬致无序环境中层列型液晶A-C相变
- 批准号:11004241
- 批准年份:2010
- 资助金额:19.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
高交联液晶环氧树脂的形状记忆特性研究
- 批准号:20974121
- 批准年份:2009
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于溶致液晶水凝胶模拟生物矿化中大分子的时空效应
- 批准号:20676138
- 批准年份:2006
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
RII Track-4:NSF: Design of Bioresponsive Liquid Crystal Droplets for Sensing in Cellular Environments
RII Track-4:NSF:用于细胞环境传感的生物响应液晶液滴的设计
- 批准号:
2327449 - 财政年份:2024
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Standard Grant
Unraveling enzyme functions in liquid -liquid phase separation droplets
揭示液-液相分离液滴中酶的功能
- 批准号:
24K01995 - 财政年份:2024
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Protein Structure, Dynamics, and Aggregation in Phase Separated Droplets
相分离液滴中的蛋白质结构、动力学和聚集
- 批准号:
10713121 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Rotational Motion of Liquid Droplets
液滴的旋转运动
- 批准号:
575735-2022 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Alexander Graham Bell Canada Graduate Scholarships - Master's
Mixing and transport of particles and droplets co-suspended in a liquid-continuous phase
共悬浮在液体连续相中的颗粒和液滴的混合和传输
- 批准号:
RGPIN-2020-04848 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Study of enzymes inside liquid-liquid phase separated crowded droplets
液-液相分离拥挤液滴内酶的研究
- 批准号:
22K15065 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Spectroscopic analysis of phase-separated liquid droplets made from low-complexity sequences
由低复杂性序列制成的相分离液滴的光谱分析
- 批准号:
22H02594 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Acoustic activation of submicron liquid droplets for ultrasound contrast imaging
用于超声对比成像的亚微米液滴的声学激活
- 批准号:
RGPIN-2019-06969 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biophysical principles of liquid-liquid crystal phase transition in macrophage lipid droplets
巨噬细胞脂滴液-液晶相变的生物物理原理
- 批准号:
18K13521 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Label-free analyses of the surrounding environment around proteins in droplets formed via liquid-liquid phase separation using fluorescence lifetime and anisotropy microscopy
使用荧光寿命和各向异性显微镜对通过液-液相分离形成的液滴中蛋白质周围的环境进行无标记分析
- 批准号:
21K15238 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists