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テラヘルツ光照射による細胞内タンパク質重合体の断片化 -THzパルス光が衝撃波として生体内部へ到達する可能性を発見-

【概要】

理化学研究所(理研)光量子工学研究センターテラヘルツイメージング研究チームの山崎祥他基础科学特别研究员、保科宏道上级研究员、大谷知行チームリーダー、东北大学大学院农学研究科の原田昌彦教授、量子科学技术研究开発机构の坪内雅明上席研究员、大阪大学产业科学研究所の磯山悟朗特任教授、京都大学大学院农学研究科の小川雄一准教授らの共同研究グループ※は、水溶液中で培养した细胞にテラヘルツ(罢贬锄)[1]パルス光を照射した际、その光エネルギーが水溶液中を「衝撃波[2]」として伝搬し、细胞内のタンパク质重合体を断片化することを明らかにしました。

本研究成果は、罢贬锄パルス光が生体内の水に吸収されて衝撃波を生み出し、生体内部の细胞や组织に作用する可能性を示しており、今后の安全指针策定や、罢贬锄光を用いた新しい细胞操作技术の创出につながると期待できます。

今回、共同研究グループは、大阪大学产业科学研究所の自由电子レーザー[3]によって発生したTHzパルス光(周波数4 THz、80~250μJ/cm2)を、水溶液中の培养细胞に向けて照射したところ、细胞内に存在するタンパク质重合体(アクチン[4]繊维)が切断され、断片化することを発见しました。この断片化は、罢贬锄光が到达できない水深数尘尘で観察されたことから、罢贬锄光がタンパク质重合体に直接作用したのではなく、水表面で吸収された光エネルギーが衝撃波として水溶液中を伝搬し、细胞内のタンパク质重合体构造の変化を诱起したと考えられます。

本研究は、科学雑誌『Scientific Reports』オンライン版(6月2日付)に掲载されました。

水溶液表面で吸収された罢贬锄パルス光が衝撃波を発生させ、细胞内のタンパク质重合体(アクチン繊维)を断片化する

【用语解説】

[1] テラヘルツ(THz)
周波数が1012贬锄(1兆ヘルツ)付近(0.1罢~10罢贬锄)の电磁波。罢贬锄光は电波と光の中间に位置しており、その両方の特性を持っている。

[2] 衝撃波
圧力の不连続な変化(面)が流体内を伝播する现象。

[3] 自由電子レーザー
加速器で発生した高エネルギー电子线が、交互に反転した磁场分布を持つウィグラーと呼ばれる装置を通过するときに、光共振器に蓄えた光を何度も増幅して、大强度単色コヒーレント光ビームを発生する装置。大阪大学产业科学研究所の罢贬锄自由电子レーザーは日本で唯一の罢贬锄自由电子レーザーであり、この周波数领域では、他国の罢贬锄自由电子レーザーより1桁ピーク强度が高い罢贬锄ビームを発生する。

[4] アクチン
アクチンは繊维化して细胞骨格构造を形成する主要タンパク质。皮肤の伤が治る际の细胞の移动や、がん细胞の浸润?転移などにも中心的な役割を果たす。

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