中國(guó)科技網(wǎng) 訊多年來(lái),全球的科學(xué)家們一直夢(mèng)想著制造一個(gè)完整的、功能齊全的人造細(xì)胞。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月18日?qǐng)?bào)道,現(xiàn)在,以色列魏茨曼科學(xué)研究所材料與界面系的研究團(tuán)隊(duì)在這個(gè)方向取得了重大進(jìn)展,他們?cè)诓A酒蟿?chuàng)建了一個(gè)二維的類細(xì)胞系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是由細(xì)胞中的一些基本生物分子如DNA、RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的,能夠執(zhí)行一個(gè)活細(xì)胞的中心功能之一——基因表達(dá),基因中存儲(chǔ)的信息正是通過(guò)這一過(guò)程被“翻譯”成蛋白質(zhì)的。而且,它還能讓研究人員以納米級(jí)分辨率獲取這個(gè)過(guò)程的“快照”。該研究成果發(fā)表在近期《自然—納米技術(shù)》雜志上。
研究人員使用的玻璃芯片只有8納米厚,其上涂有一層光敏物質(zhì),當(dāng)受到聚焦的紫外線光束照射時(shí),芯片會(huì)發(fā)光,使得生物分子可與被照射區(qū)域的物質(zhì)綁定。通過(guò)這種方式,研究人員能夠精確地將編碼一種帶有綠色熒光標(biāo)記的蛋白質(zhì)的DNA分子放置在芯片的一個(gè)區(qū)域,并將“誘捕”著色蛋白質(zhì)的抗體放置在相鄰區(qū)域。利用熒光顯微鏡下對(duì)芯片進(jìn)行觀察,抗體所在位置已經(jīng)變成了一團(tuán)發(fā)著光的明亮綠色。這意味著,DNA指令已被復(fù)制進(jìn)RNA分子,然后被“翻譯”成綠色熒光蛋白質(zhì)。綠色的蛋白質(zhì)隨后落入了抗體的陷阱。
為了研究這種類細(xì)胞系統(tǒng)是否能夠復(fù)制由天然蛋白質(zhì)搭建的復(fù)雜結(jié)構(gòu)組件,他們?cè)谛酒砻骛じ搅艘环N病毒基因,該基因編碼的蛋白質(zhì)可以自我組裝成納米管。在顯微鏡下,他們觀察到抗體的區(qū)域形成了一片微管“森林”。
接下來(lái),研究人員找到了一種方法來(lái)同時(shí)生產(chǎn)和捕獲多個(gè)蛋白質(zhì)——將每個(gè)蛋白質(zhì)在芯片上的位置限定在其基因區(qū)域內(nèi)。他們?cè)贒NA編碼的綠色熒光蛋白質(zhì)所在區(qū)域之上,又添加了一層溶液,其中含有編碼一個(gè)紅色蛋白質(zhì)的第二種基因。由此產(chǎn)生的紅色和綠色蛋白質(zhì)會(huì)爭(zhēng)相與抗體的陷阱結(jié)合,從而形成漸變的空間分離,最靠近綠色基因的抗體周圍綠色蛋白質(zhì)濃度最高,而紅色蛋白質(zhì)則在更遠(yuǎn)處聚集著。
魏茨曼科學(xué)研究所材料與界面系教授羅伊巴-茲夫說(shuō):“我們已經(jīng)表明,在細(xì)胞外構(gòu)建一條蛋白質(zhì)‘生產(chǎn)線’并用它來(lái)觀察蛋白質(zhì)活動(dòng)是可能的?!痹谖磥?lái),這樣的系統(tǒng)除了用于觀察蛋白質(zhì)外,還能為按需創(chuàng)建復(fù)雜的活性蛋白結(jié)構(gòu)提供技術(shù)基礎(chǔ)。(陳丹)
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