科學(xué)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(xué)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(shí)體(當(dāng)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(shí)自發(fā)形成)具有作為生物儲(chǔ)存室的潛力。研究人員表示，它們可以取代由水不溶性有機(jī)化合物(稱為脂質(zhì))制成的傳統(tǒng)囊泡。

布法羅文理學(xué)院大學(xué)物理學(xué)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(xì)胞生物學(xué)到實(shí)現(xiàn)可能的生物技術(shù)應(yīng)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(yīng)用中使用的經(jīng)典脂質(zhì)囊泡，但有一個(gè)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(huì)想到一個(gè)潛在的令人興奮的應(yīng)用，其中蛋白質(zhì)-RNA囊泡被分布到細(xì)胞中，通過釋放生物分子或改變局部亞細(xì)胞環(huán)境來執(zhí)行救援任務(wù)?！睈酆扇A州立大學(xué)化學(xué)系?！傲硪粋€(gè)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(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》年6月22日。

班納吉和波托揚(yáng)、UB物理學(xué)博士生Ibraheem Alshareedah和UB物理學(xué)博士后Mahdi Muhammad Moosa博士共同領(lǐng)導(dǎo)了該項(xiàng)目。以及衣阿華州立大學(xué)化學(xué)博士后Muralikrishna Raju博士，他進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。

為了制造微小的囊泡，科學(xué)家們將天然存在的陽(yáng)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(huì)聚集在一起形成氣泡。

作為研究的一部分，研究小組還計(jì)劃了每種結(jié)構(gòu)形成的條件。實(shí)驗(yàn)表明，蛋白質(zhì)-核糖核酸復(fù)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(huì)形成液滴或中空囊泡。

巴基說：“我們認(rèn)為這些力量之間存在權(quán)衡。“當(dāng)排斥力太大時(shí)，蛋白質(zhì)和RNA分子會(huì)保持分離。但當(dāng)你平衡這些復(fù)雜的力時(shí)，你會(huì)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(tuán)隊(duì)利用其他成分(如設(shè)計(jì)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(yīng)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?！薄皬拇罅磕M物中進(jìn)行選擇的能力將允許這些組件的可定制生物技術(shù)應(yīng)用。”

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

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