人造细胞设计成更像真实的东西

用掺入其膜中的酶的细胞模拟囊泡显示出在催化时的活性运动。

Protocells - 人造细胞 - 通过独立移动并且通过宾夕法尼亚州国家研究人员开发的改进方法，现在可以进行活性和模拟活性细胞，并且现在可以进行生物相容性和酶促活性。

在实验室中难以生长活细胞，因此研究人员有时与合成细胞一起使用，但这些具有研究限制，因为它们缺乏真实的细胞特征。

“细胞研究的挑战之一是有时很难在细胞的动力下运行控制实验，特别是由于表面酶活性，”化学工程教授Darrell Melegol说。“研究团队制定了一种简单的方法来制作一种人造细胞，这些人工细胞不能做一切正常的细胞，就像再现一样，具有遗传突变或类似的东西，但它积极移动。这很重要，因为细胞的移动是如何理解的，尤其是酶的活动如何进入细胞运动。“

该团队的Protocells用于探讨当ATPase等天然酶的活性如何推动原子电容器的主动运动。ATPase酶的生化方法涉及将ATP（腺苷三磷酸盐）转化为产物ADP（腺苷二磷酸）。ATP是一种复杂的有机化学品，为生物细胞提供能量，ADP是一种有机化合物，其在细胞释放和储存能量中起重要作用。

“过去十年中类似实验的尝试使酶掺入称为聚合物囊泡的微米尺寸的大袋内，或者在硬颗粒表面上拴在硬颗粒表面上，”化学的博士后研究人员进行了Subadoctoral研究官。“但这些尝试并没有像我们的原始格子一样具有重要的生物学相似之处。”

在研究团队的实验中，原始细胞具有由称为磷脂酰胆碱的天然存在的脂质组成的实际人工膜。将ATPase酶直接掺入膜中。

“我们的结果基本上给出了其他研究人员，第一个致力于使人造细胞具有酶活性的第一步，”Ghosh说。

这项研究的一个意外结果在2019年9月11日在2019年9月11日之前在线公布在线提供的，在纳米信中发生在纳米信中，发生在单一分子制度的扩散实验期间。正如所预期的，对于低浓度的ATP，原激细胞的运动低。

“非常令人惊讶的是，Protocells的运动在高浓度的ATP中显着降低，”彭恩州州的Verne M. Willaman教授。

根据研究人员，这是按下汽车的气体踏板并使车辆放缓的逆行。在进行综合对照实验后，研究人员得出结论，当ADP浓度高时，它可以与ATP酶结合并抑制底物ATP活性，导致可动力降低。

具有制造酶活性的原始细胞的能力开启了新的机会。研究人员的旨在掌握这些Mimics的动机活性细胞，旨在揭示有源膜动力学和细胞运动的基本机制。鉴于目前对细胞移动的有限了解，包括酶行动如何发挥对细胞运动的影响，研究团队成员认为他们的工作可能对未来的医学研究有重大影响。

“一个关键挑战是估计推动Protocell运动的机械力，并在该过程中发现酶结构的变化，”化学工程研究助手Farzad Mohajerani说。“知道原始电容器的运动的结构功能关系将使他们的设计能够在体内应用等体内应用和实验室分析。”

###

参考：“酶动力囊泡的动力由Subhadip Ghosh，Farzad Mohajerani，Seoyoung Son，Darrell Melegol，Peter J. Butler和Ayusman Sen，2019年8月20日，Nano Letters.Doi：
10.1021 / ACS.NANOLETT.9B01830

与Ghosh，Mohajerani，Velegol和Sen一起参加该研究的其他宾夕法尼亚州立大学研究人员包括Peter Butler，在生物医学工程学院教授和研究生职业计划中，生物医学工程学院和Seoyoung Son，生物医学的博士后研究员工程。

国家科学基金会的化学创新中心支持这项研究。