LUMICKS熒光光鑷系統(tǒng)在相分離研究領(lǐng)域的應(yīng)用

       相分離 (Phase separation)是目前發(fā)展非常迅速的一個(gè)研究領(lǐng)域，大量研究表明相分離在細(xì)胞中普遍存在，與基因組的組裝、轉(zhuǎn)錄調(diào)控等生物學(xué)過程密切相關(guān)；相分離的失衡可能會(huì)導(dǎo)致一些疾病(如神經(jīng)退行性疾病)的發(fā)生，通過干擾異常“相分離”也有希望會(huì)成為治療相關(guān)疾病的新手段。

       由于技術(shù)的限制，研究相分離的方法并不多。大部分相分離的研究仍在依賴液滴間自發(fā)的相互作用，且僅能獲得"是"與"否"融合的結(jié)果，無法進(jìn)行更多的融合相關(guān)參數(shù)的比較。而實(shí)際上相分離的過程非常復(fù)雜，這就需要更加精密的技術(shù)手段。LUMICKS公司的熒光光鑷系統(tǒng)C-Trap將光鑷系統(tǒng)、共聚焦成像和微流控系統(tǒng)結(jié)合，可以實(shí)時(shí)的對(duì)單個(gè)蛋白液滴進(jìn)行捕獲、操控和測(cè)量（力學(xué)性質(zhì)+熒光信號(hào)），為相分離的研究提供新思路。

       以RNA/RNP的相互作用對(duì)蛋白液滴性質(zhì)與融合的影響為例，研究人員使用C-Trap光鑷系統(tǒng)誘導(dǎo)液滴融合，比較了不同凝結(jié)體的性質(zhì)，通過融合時(shí)間對(duì)其融合能力和液滴穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估。 K/G-rich多肽序列與poly(U)RNA的融合速度 (平均0.0028 s/µm) 約為R/G-rich多肽序列與poly(A)RNA融合速度的兩倍 (圖1)。以上結(jié)果表明，前者具有更高的流動(dòng)性和更低的黏度，以及短程引力和長(zhǎng)程力調(diào)節(jié)RNA–多肽凝結(jié)過程，包括結(jié)合與凝固。通過進(jìn)一步研究來源于FUS模型的R/G-rich序列與poly(A)或poly(U) RNA的相互作用可以確認(rèn)，相變性質(zhì)因序列不同而不同。

圖1. 不同RNA-RNP復(fù)合體在光鑷系統(tǒng)誘導(dǎo)下的融合狀態(tài)隨時(shí)間變化的圖像。R/G-rich序列的RNA-RNP復(fù)合體融合時(shí)間相對(duì)K/G-rich序列更長(zhǎng)。 Poly(A)RNA相對(duì)poly(U) RNA會(huì)延長(zhǎng)融合時(shí)間。

C-Trap系統(tǒng)具有多種適合測(cè)量液滴性質(zhì)并對(duì)不同實(shí)驗(yàn)條件下的結(jié)果進(jìn)行比較的功能。系統(tǒng)的空間與時(shí)間的高分辨率可在操控液滴的同時(shí)檢測(cè)液滴的活動(dòng)。

•  可操控液滴誘導(dǎo)融合

•  可檢測(cè)不同實(shí)驗(yàn)條件下液滴的融合時(shí)間變化

•  可通過微流變學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)液滴的黏彈性

•  可檢測(cè)單一液滴在不同實(shí)驗(yàn)條件下的各項(xiàng)性質(zhì)