| Project/Area Number |
22K20512
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0403:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 光捕捉 / 光濃縮 / 液液相分離 / 細胞内液液相分離 / 光圧 / タンパク質 / 光ピンセット / 細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、液液相分離によって細胞内に形成される非膜オルガネラが様々な生体現象に関わっていることが示され大きな注目を集めている。本研究では光圧による局所的光濃縮を利用した人工液液相分離ツールの開発を目指した基礎的研究を行う。光濃縮による液液相分離現象を、分子集合体から非膜オルガネラへと発展する階層構造から理解し、階層間のつながりやその時間スケールを明らかにする。さらには本研究で得られた化学的知見を基軸とし、生化学反応制御および細胞操作を可能とする新しい光技術へ発展させる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We demonstrated laser-induced liquid-liquid phase separation (LLPS) of a protein by focusing a laser at the air-solution interface. When a laser is focused on the air-solution interface of a protein solution, a transient and local highly concentrated domain can be formed near the focus point. We conducted basic research to develop a new tool to artificially induce intracellular LLPS by utilizing spatiotemporally controlled optical condensation. Using Hen egg white lysozyme (HEWL) as a model protein, we verified that LLPS could be induced in HEWL solution by optical condensation and succeeded in forming LLPS microdroplets. It has also been shown that when a mixed solution of HEWL and bovine serum albumin underwent optical condensation to mimic the intracellular molecular crowding environment, the optical condensation-induced LLPS microdroplet was formed more efficiently than a single protein solution.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
細胞内液液相分離(LLPS)によって形成される非膜オルガネラが様々な生体現象に関わっていることが示され大きな注目を集めている。一方で、LLPSを高い時空間分解能で確実に捉える人工LLPSツールが求められている。本研究で得られた成果は、光濃縮を高時空分解能を有する人工LLPSツールとして利用可能である事を示し、光濃縮誘起LLPSを通した生化学反応制御さらには細胞操作を可能とする新規光技術へ発展する事が期待できる。観測された光濃縮誘起LLPSは、光濃縮下に特異的なLLPSである事が示唆されており、光濃縮下での生体分子間相互作用の制御に繋がる新しい知見として、今後の研究発展が大いに期待できる。
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