科学家首次实现人工细胞的不对称分裂与功能分化

中国科学院
31次浏览

天然细胞有对称和不对称两种分裂方式,其中不对称分裂是将一个细胞分裂成两个不同的子细胞。然而,现有人工细胞缺少天然细胞内部的复杂结构域边界和拓扑缺陷,难以实现类似天然细胞“一个变两个且两个不一样”的不对称分裂。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

近日,中国科学院化学研究所联合国内外科学家提出一种基于瞬态化学不均匀性和界面能梯度诱发人工细胞不对称分裂的新策略,构筑了具备不对称分裂潜能的结构化层状液晶液滴人工细胞模型,成功展示了其自发分裂为液滴和囊泡两种结构性能迥异子代的动态过程Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

该新策略不同于传统依赖整体调控的对称分裂机制,而强调“局部扰动触发整体重构”,通过生化分子在人工细胞界面的受限扩散与动态富集,形成局部、瞬态的化学不均匀性,在体系内部建立定向的化学势与界面能梯度,从而诱导其内部结构沿特定方向发生选择性失稳与剥离。基于这一策略,研究团队设计了一种层状液晶液滴结构的特殊人工细胞模型其内部天然具有规整排列的层状结构和层内微小的拓扑缺陷,为人工细胞的不对称分裂提供了关键结构基础。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

当研究人员向人工细胞中加入碱性磷酸酶后,神奇的一幕发生了。酶首先在含有三磷酸腺苷(ATP)的液滴表面“啃”出一个约1微米宽、2微米深的小窝。随着酶持续作用,小窝沿着液滴表面周向扩展,逐渐形成一个清晰的核-壳界面。当小窝张开的角度超过约80°时,内核被完整“挤”出,而外壳则通过边缘融合自动闭合形成一个多层囊泡。最终,母代细胞分裂为两个形态不同的子代细胞。这一过程完全不同于以往的对称分裂,科研人员将其称为“剥离式”不对称分裂。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

但是,这种分裂机制触发是否仅限于碱性磷酸酶这一种酶?实验结果表明,并非如此。碱性磷酸酶的作用本质上是消耗ATP从而改变液滴表面的电荷平衡。受这一机制启发,研究团队进一步利用镁、钙等多价阳离子调节表面的静电相互作用,同样成功触发了人工细胞的不对称分裂。团队进一步通过降低体系酸碱值促进ATP质子化,也能够实现类似的分裂行为。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

研究人员还发现,将ATP替换为其他三磷酸核苷(如三磷酸胞苷、三磷酸鸟苷和三磷酸胸苷)后,依然可以观察到不对称分裂现象。这表明,该分裂机制具有较好的普适性而对于缺乏液晶有序结构的人工细胞,加入碱性磷酸酶后仅会导致整体解体,不会发生不对称分裂现象,这说明多层液晶有序结构及其内在的结构边界,是实现人工细胞不对称分裂的关键基础Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

人工细胞的分裂不仅能够实现形态上的复制,还能够完成物质的传递与继承。研究团队预先将辣根过氧化物酶等功能分子封装在母体细胞中,发生不对称分裂后,这些功能分子能够被有效分配至两个子代细胞中,且依然保持良好的活性。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

这项研究首次证明,人工细胞可以在没有外部复杂操控的情况下完成不对称分裂,并产生形态和功能不同的子代。这为理解生命起源时期原始细胞的形成与类生命功能涌现提供了一个新的实验模型,也为生物制造前沿领域开辟了新方向。下一步,研究人员将进一步探索如何赋予人工细胞类似天然细胞的多代增殖能力,并将其与基因表达、代谢反应等功能模块结合。这也将成为未来合成生命领域研究的重要方向。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

相关研究成果发表在《自然》(Nature)上。Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

论文链接Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

液晶液滴人工细胞的不对称分裂Rt5速刷资讯——探索最新科技、每天知道多一点SUSHUAPOS.COM

本文链接:http://m.sushuapos.com/show-12-3000-0.html科学家首次实现人工细胞的不对称分裂与功能分化

声明:本网站为非营利性网站,本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。

热门文章

延伸阅读

相关阅读

南财对话|全国政协委员连玉明:打造数据要素“三级市场”,加快构建数据资产核算和入表制度
21世纪经济报道 记者郑雪 张雅婷 北京、广州报道“只有政府‘看得见的手’与市场‘看不见的手’形成合力并实现平衡,才能稳妥、有效地促进数据要素市场持续健康发展。”2024年全国两
东风风行新能源 MPV 定名“星海 V9”,4 月开启预售
3 月 7 日消息,东风风行日前宣布,旗下全新新能源中大型豪华 MPV 正式命名为风行星海 V9,将于 4 月开启预售。官方介绍称,风行星海 V9,其中,“V”寓意无限向上,一是中国品牌的向上、向外突破,二是全新品牌的向上突围、
马斯克回应:特斯拉柏林工厂人为纵火停产
3月5日,德国当地环保人士疑似纵火一座高压输电塔,导致特斯拉德国柏林超级工厂因停电被迫停产,导致当天有千台特斯拉汽车未完工,此次停电预计会给特斯拉造成高达数亿欧元的损失。对此,特斯拉CEO马斯克在社交媒体上回应
国家统计局:2024年2月份CPI同比上涨0.7%,PPI同比下降2.7%(附解读)
2024年2月份居民消费价格同比上涨0.7% 环比上涨1.0%2024年2月份,全国居民消费价格同比上涨0.7%。其中,城市上涨0.8%,农村上涨0.5%;食品价格下降0.9%,非食品价格上涨1.1%;消费品价格下降0.1
住建部部长谈防范房地产风险:对严重资不抵债、失去经营能力的房企 该破产的破产、该重组的重组
21世纪经济报道记者 缴翼飞 实习生 潘晓霞 北京报道3月9日,住房和城乡建设部部长倪虹在十四届全国人大二次会议的民生主题记者会上表示,从全国城镇住房存量的更新改造需求看,房地产还是
将新增插混版本 全系别克GL8清晰谍照
近日,从相关渠道得到了一组全新别克GL8的清晰测试谍照,为我们提前揭秘新一代车型的样貌,据悉,新一代GL8除了纯燃油版,还有望推出插混版本,将与腾势D9等中国品牌MPV展开竞争。『全新别克GL8谍照』  外观方面,全新别克GL

热点精选

最新推荐

您可能感兴趣