多年來，的科學(xué)家們一直夢想著制造一個完整的、功能齊全的人造細胞。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月18日報道，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隊在這個方向取得了重大進展，他們在玻璃芯片上創(chuàng)建了一個二維的類細胞系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是由細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)行一個活細胞的中心功能之一——基因表達，基因中存儲的信息正是通過這一過程被“翻譯”成蛋白質(zhì)的。而且，它還能讓研究人員以納米級分辨率獲取這個過程的“快照”。該研究成果發(fā)表在近期《自然—納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）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，芯片會發(fā)光，使得生物分子可與被照射區(qū)域的物質(zhì)綁定。通過這種方式，研究人員能夠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芯片進行觀察，抗體所在位置已經(jīng)變成了一團發(fā)著光的明亮綠色。這意味著，DNA指令已被復(fù)制進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，他們在芯片表面黏附了一種病毒基因，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，研究人員找到了一種方法來同時生產(chǎn)和捕獲多個蛋白質(zhì)——將每個蛋白質(zhì)在芯片上的位置限定在其基因區(qū)域內(nèi)。他們在DNA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)會爭相與抗體的陷阱結(jié)合，從而形成漸變的空間分離，zui靠近綠色基因的抗體周圍綠色蛋白質(zhì)濃度zui高，而紅色蛋白質(zhì)則在更遠處聚集著。
魏茨曼科學(xué)研究所材料與界面系教授羅伊巴-茲夫說：“我們已經(jīng)表明，在細胞外構(gòu)建一條蛋白質(zhì)‘生產(chǎn)線’并用它來觀察蛋白質(zhì)活動是可能的。”在未來，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)。
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