科學家利用蛋白質(zhì)和核糖核酸制造稱為囊泡的中空球形袋

紐約水牛城——科學家們利用蛋白質(zhì)和核糖核酸創(chuàng)造了被稱為囊泡的中空球形袋。

這些氣泡狀實體(當特定的蛋白質(zhì)和核糖核酸分子混合在水性緩沖溶液中時自發(fā)形成)具有作為生物儲存室的潛力。研究人員表示，它們可以取代由水不溶性有機化合物(稱為脂質(zhì))制成的傳統(tǒng)囊泡。

布法羅文理學院大學物理學助理教授Priya Banerjee博士說：“我們的發(fā)現(xiàn)具有廣泛的意義，從了解基本的細胞生物學到實現(xiàn)可能的生物技術(shù)應用，如靶向藥物輸送或農(nóng)藥釋放?！边@些空心球的外觀和行為類似于人們多年來在生物工程應用中使用的經(jīng)典脂質(zhì)囊泡，但有一個重要的例外：它們不是由脂質(zhì)制成的。"

助理教授Davit Potoyan博士說：“由于類似于脂質(zhì)囊泡的中空結(jié)構(gòu)，人們可能會想到一個潛在的令人興奮的應用，其中蛋白質(zhì)-RNA囊泡被分布到細胞中，通過釋放生物分子或改變局部亞細胞環(huán)境來執(zhí)行救援任務(wù)?！睈酆扇A州立大學化學系?！傲硪粋€令人興奮的原因是，這些囊泡是由天然存在的蛋白質(zhì)和核酸自發(fā)形成的，這可能有助于避免在其他類似脂質(zhì)囊泡的聚合物中看到的毒性問題?！?

研究結(jié)果發(fā)表于《美國國家科學院院刊》年6月22日。

班納吉和波托揚、UB物理學博士生Ibraheem Alshareedah和UB物理學博士后Mahdi Muhammad Moosa博士共同領(lǐng)導了該項目。以及衣阿華州立大學化學博士后Muralikrishna Raju博士，他進行了計算機模擬。

為了制造微小的囊泡，科學家們將天然存在的陽離子蛋白質(zhì)和核糖核酸混合在緩沖水溶液中。在一定濃度下，蛋白質(zhì)和RNA分子聚集在一起產(chǎn)生液滴，類似于漂浮在水中的油珠。然而，在其他濃度下，蛋白質(zhì)和核糖核酸會聚集在一起形成氣泡。

作為研究的一部分，研究小組還計劃了每種結(jié)構(gòu)形成的條件。實驗表明，蛋白質(zhì)-核糖核酸復合物由于微弱的靜電引力、排斥作用和鏈熵而自發(fā)結(jié)合在一起。研究人員說，這些力之間的微妙平衡決定了是否會形成液滴或中空囊泡。

巴基說：“我們認為這些力量之間存在權(quán)衡。“當排斥力太大時，蛋白質(zhì)和RNA分子會保持分離。但當你平衡這些復雜的力時，你會看到這些不同結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)，液滴或中空冷凝物。”

在發(fā)現(xiàn)囊泡形成的原理后，研究團隊利用其他成分(如設(shè)計的肽和合成聚合物)創(chuàng)造了類似的中空液滴，證明這一發(fā)現(xiàn)可能有廣泛的應用。

Moosa說：“我們還觀察到，類似的無脂囊泡可以由許多蛋白質(zhì)和RNA模擬物形成。”“從大量模擬物中進行選擇的能力將允許這些組件的可定制生物技術(shù)應用?！?

UB已經(jīng)提交了一份無脂蛋白RNA囊泡及其制備方法的臨時專利申請。

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