LUMICKS熒光光鑷系統(tǒng)在相分離研究領域的應用

       相分離 (Phase separation)是目前發(fā)展非常迅速的一個研究領域，大量研究表明相分離在細胞中普遍存在，與基因組的組裝、轉錄調控等生物學過程密切相關；相分離的失衡可能會導致一些疾病(如神經退行性疾病)的發(fā)生，通過干擾異常“相分離”也有希望會成為治療相關疾病的新手段。

       由于技術的限制，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"融合的結果，無法進行更多的融合相關參數(shù)的比較。而實際上相分離的過程非常復雜，這就需要更加精密的技術手段。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)結合，可以實時的對單個蛋白液滴進行捕獲、操控和測量（力學性質+熒光信號），為相分離的研究提供新思路。

       以RNA/RNP的相互作用對蛋白液滴性質與融合的影響為例，研究人員使用C-Trap光鑷系統(tǒng)誘導液滴融合，比較了不同凝結體的性質，通過融合時間對其融合能力和液滴穩(wěn)定性進行了評估。 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)。以上結果表明，前者具有更高的流動性和更低的黏度，以及短程引力和長程力調節(jié)RNA–多肽凝結過程，包括結合與凝固。通過進一步研究來源于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，相變性質因序列不同而不同。

圖1. 不同RNA-RNP復合體在光鑷系統(tǒng)誘導下的融合狀態(tài)隨時間變化的圖像。R/G-rich序列的RNA-RNP復合體融合時間相對K/G-rich序列更長。 Poly(A)RNA相對poly(U) RNA會延長融合時間。

C-Trap系統(tǒng)具有多種適合測量液滴性質并對不同實驗條件下的結果進行比較的功能。系統(tǒng)的空間與時間的高分辨率可在操控液滴的同時檢測液滴的活動。

•  可操控液滴誘導融合

•  可檢測不同實驗條件下液滴的融合時間變化

•  可通過微流變學實驗檢測液滴的黏彈性

•  可檢測單一液滴在不同實驗條件下的各項性質