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人造細胞可在內部產生多種蛋白質
據發表在最新一期《自然·化學》雜誌上的論文﹐德國達姆施塔特工業大學和瑞士弗里堡大學領導的國際研究團隊在使用合成材料合成人造細胞方面實現突破。這些細胞通過一種被稱為生物催化聚合誘導自組裝(BioPISA)的過程製造﹐代表了合成生物學領域的重大進步。
人造細胞是模仿活細胞特性的微觀結構。它們是促進化學反應和分子系統工程的重要微反應器﹐是合成生物學途徑的宿主﹐也是研究生命起源的重要工具。該團隊開發了一種酶促合成的聚合物微膠囊並使用它們來包裹細菌細胞的可溶性內容物(即胞質溶膠)﹐從而創造出能夠在內部產生一系列蛋白質的人造細胞﹐包括螢光蛋白﹑製造細胞骨架樣結構的肌動蛋白﹐以及人類骨骼中發現的生物礦化過程的鹼性磷酸酶。
蛋白質的表達不僅模仿了活細胞的基本特性﹐而且展示了這些人造細胞在從藥物輸送到組織工程等多種應用中的潛力。新研究彌補了合成生物學中的一個重要空白﹐即能夠將合成材料與酶過程結合起來﹐創造出複雜的人造細胞﹐就像真正的細胞一樣﹐這為創造結構和功能上與生物細胞相似的模擬物開闢了新途徑。
研究人員指出酶促自由基聚合是製造這些人造細胞的關鍵。酶會將聚合過程中自組裝的聚合物合成納米和微米尺寸的聚合物膠囊。這是一種非常簡單但有效的人造細胞制備方法。在未來的工作中﹐研究團隊的目標是利用人造細胞中表達的蛋白質來催化進一步的聚合﹐從而模仿自然細胞的生長和複製。
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