8月18日消息,《自然·化学》(Nature Chemistry)8月18日在线发表布里斯托大学(University of Bristol)原生生命研究中心Zhuping Yin等人与埃因霍温理工大学(Eindhoven University of Technology)合作的成果,报道了信号诱导的原生细胞网络重组行为。
构建具有自主调节空间动态与功能的原生细胞网络,是胶体系统化学新兴领域的重要挑战。现有策略构建的原生细胞网络大多空间组织固定或随机分布,依赖直接表面相互作用或外部施加的条件,忽略了与周围环境的动态相互作用,因而难以产生可重构的网络行为。
该研究展示了在葡聚糖液滴/聚乙二醇(PEG)水相分离介质中,实施二元与三元酶负载蛋白质体(proteinosome)群体自发分相与选择性易位的化学策略。分相后的蛋白质体表现出可调的募集行为,通过信号驱动的招募与派遣机制,实现网络的可重构组织——也就是原生细胞群体能按化学信号的指令在介质中聚集或散开、重新排布空间结构。
蛋白质体是以蛋白质-聚合物囊泡为基础的人工细胞模型,而水相分离(ATPS)介质模拟了细胞内无膜细胞器的区室化环境。把两者结合并引入酶催化的信号回路,让人造细胞集群具备了对外部化学环境的动态响应能力。
这项工作的科学意义在于向"具有类组织行为的人工细胞集群"推进了一步:可重构空间动态是细胞分化、组织形成等生命过程的基本特征,也是合成生物学从单个细胞器走向多细胞协作体系的必经环节。潜在的远期应用方向包括响应型生物催化微反应器阵列与自适应软物质材料。
(来源:Nature Chemistry)