光濃縮による細胞内人工液液相分離ツール開拓への挑戦

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20512
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0403:人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪公立大学
• 研究代表者: 豊内 秀一 大阪公立大学, 研究推進機構, 特任講師 (40851382)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: 光捕捉 / 光濃縮 / 液液相分離

研究成果の概要

タンパク質溶液の気液界面にレーザーを集光照射すると、集光点近傍に過渡的かつ局所的な高濃度ドメインを形成できる。この時空間的に制御された光濃縮を利用し、細胞内液液相分離（LLPS）を人工的に誘起する新規ツールの開発を目指した基礎研究を行った。ニワトリ卵白リゾチーム（HEWL）をモデルタンパク質とし、光濃縮によってHEWLのLLPS誘起が可能か検証した結果、LLPS微小液滴の形成を確認する事に成功した。細胞内分子クラウディング環境を模倣するため、HEWLとウシ血清アルブミンの混合溶液を光濃縮すると、単一タンパク質溶液と比較して効率的に光濃縮誘起LLPS微小液滴が形成する事が明らかとなった。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。