構(gòu)建人造細(xì)胞
人們說，模仿是zui真誠的奉承形式，但在細(xì)胞外模擬活細(xì)胞固有的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)互作卻相當(dāng)?shù)睦щy?，F(xiàn)在，來自上?？婆d商貿(mào)有限公司的研究人員構(gòu)建出了一個人造的、網(wǎng)絡(luò)樣細(xì)胞系統(tǒng)，其能夠再現(xiàn)蛋白質(zhì)合成的動態(tài)狀況。
這一突破性的成果不僅可幫助更深入地了解基本生物過程，在未來還有可能為控制合成天然存在的蛋白質(zhì)及合成蛋白質(zhì)，滿足一系列應(yīng)用鋪平了道路。
研究人員設(shè)計出的這一系統(tǒng)，是由“蝕刻”在一張生物芯片上的多個隔室所組成。這些隔室即人造細(xì)胞，每個只有百萬分之一米的深度，通過一些毛細(xì)管相互連接，構(gòu)建出了一個可讓生物物質(zhì)擴散至整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。
在每個隔室內(nèi)，研究人員插入了一個細(xì)胞基因組——這些DNA鏈?zhǔn)怯煽茖W(xué)家們自己設(shè)計并進行控制。為了將基因翻譯為蛋白質(zhì)，科學(xué)家們放棄了對大腸桿菌的控制：以大腸桿菌細(xì)胞抽提物填充隔室，這些抽提物中包含有全部的細(xì)菌蛋白質(zhì)翻譯機器，除去了細(xì)菌的DNA密碼。這樣科學(xué)家們就能夠坐而觀察出現(xiàn)的蛋白質(zhì)合成動態(tài)。
通過將兩個調(diào)控基因編碼成序列，科學(xué)家們建立了自發(fā)地從“on”切換到“off”周期，周期性的蛋白質(zhì)合成速率。每個時期的持續(xù)時間由隔室的幾何所決定。由于合成蛋白質(zhì)可通過毛細(xì)管從隔室擴散出去，模擬了活細(xì)胞中天然蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換行為，由此這一系統(tǒng)中就出現(xiàn)了細(xì)胞周期事件的原始形式——這樣的周期性行為。同時研究人員不斷地補充新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，它們散布到隔室中，使得蛋白質(zhì)合成反應(yīng)能夠一直持續(xù)下去。
研究人員們隨后調(diào)查了這些人造細(xì)胞能否像真實的細(xì)胞一樣彼此通訊和互作。他們發(fā)現(xiàn)擴散通過數(shù)組互聯(lián)隔室的合成蛋白質(zhì)，確實能夠調(diào)控沿著這一網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離的隔室中的基因并生成新的蛋白質(zhì)。事實上，這一系統(tǒng)與形態(tài)發(fā)生的初期階段相似。形態(tài)發(fā)生是在胚胎發(fā)育過程中支配身體圖式形成的生物過程。
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