技術(shù)文獻
地球生命的存在是基于活細胞分裂成兩個子細胞的驚人能力。在這樣的分裂過程中，細胞外膜必須經(jīng)歷一系列的形態(tài)轉(zhuǎn)變，*終分裂。
近日，德國馬普學會膠體與界面研究所和聚合物研究所的研究人員，通過在人造細胞膜上固定低密度的蛋白質(zhì)，實現(xiàn)了對這些形狀轉(zhuǎn)變和由此產(chǎn)生的分裂過程的前所wei有的控制。
為了控制分裂過程，今天的細胞依賴于由ATP驅(qū)動水解的高度特化蛋白質(zhì)復(fù)合物。然而，研究人員認為，控制分裂可以通過一種更簡單的方式實現(xiàn)。這些細胞由巨大的脂質(zhì)囊泡制成，囊泡的大小與典型的動物細胞相同，并由單一的脂質(zhì)膜包圍，脂質(zhì)膜為內(nèi)外水溶液之間提供了堅固而穩(wěn)定的屏障。
此外，囊泡和細胞膜具有本質(zhì)上相同的分子結(jié)構(gòu)。具有寬膜頸的人造細胞在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)保持穩(wěn)定，一旦頸部閉合，隔膜就會對頸部產(chǎn)生一種收縮力，將人造細胞分裂成兩個子細胞。
除了證明人造細胞能夠分裂，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種新的機制，以系統(tǒng)地控制這種收縮力。他們設(shè)計了一種膜，通過暴露在不同濃度的蛋白質(zhì)中，導致其內(nèi)部和外部的分子組成不同。
研究人員表示，不對稱性產(chǎn)生了一個自發(fā)的曲率，決定了人造細胞的形狀。此外，一旦形成封閉的膜頸，自發(fā)彎曲將產(chǎn)生局部收縮力，進而導致這些細胞分裂。因此，人造細胞的完全分裂是由膜的機械性能驅(qū)動的：力直接來自于雙層膜的不對稱性。
人造細胞分裂過程也為細胞在體內(nèi)的分裂提供了新的思路。論文作者Jan Steinkühler說：“盡管所有現(xiàn)代細胞似乎都依賴于復(fù)雜的蛋白質(zhì)機制，但我們的細胞祖先可能使用了更簡單的分裂機制。已經(jīng)有人推測，膜力學可能在后面的分裂過程中發(fā)揮重要作用。我們的研究表明，機械控制細胞分裂確實是可能的。”
原創(chuàng)作者：上海遠慕生物科技有限公司
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