最近發(fā)表在《國家科學評論》雜志上的一項研究展示了活細胞核中量子點(QD)的合成。該研究由南開大學胡玉思博士、王志剛副教授和龐代文教授主持。
在對哺乳動物細胞中量子點合成的研究中，發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽(GSH)處理增強了細胞的還原能力。生成的量子點并非均勻分布在細胞內(nèi)，而是集中在特定區(qū)域。通過一系列的實驗，證實這個區(qū)域確實是細胞核(如圖)。胡博士說：“這真是太神奇了，幾乎令人難以置信。”
胡博士和他的導師龐教授試圖闡明細胞核中量子點合成的分子機制。結果發(fā)現(xiàn)，GSH 發(fā)揮著重要作用。細胞核上有一種GSH轉運蛋白Bcl-2，它將GSH大量轉運到細胞核內(nèi)，增強細胞核內(nèi)的還原能力，促進Se前體的生成。同時，GSH還可以暴露蛋白質(zhì)上的硫醇基團，為Cd前體的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。這些因素的結合最終使得量子點能夠在細胞核中大量合成。
龐教授表示：“這是一個令人興奮的結果;這項工作實現(xiàn)了亞細胞水平上活細胞中量子點的精確合成。”他繼續(xù)說道：“合成生物學領域的研究主要集中在通過反向遺傳學活細胞合成有機分子。我們很少看到無機功能材料的活細胞合成。我們的研究不涉及復雜的基因改造;它只需調(diào)節(jié)細胞內(nèi)GSH的含量和分布，即可實現(xiàn)細胞器內(nèi)無機熒光納米材料的靶向合成。這解決了合成生物學在無機材料合成方面的缺陷。”
雖然細胞內(nèi)有機材料的合成在生物合成領域仍然占據(jù)主導地位，但這項研究無疑為合成生物學中無機材料的合成鋪平了道路。龐教授表示：“我們的每一次進步都是一個新的起點。我們堅信，在不久的將來，我們可以利用細胞合成來生產(chǎn)納米藥物，甚至是特定細胞器中的納米機器人。此外，我們可以將細胞轉變?yōu)槌壖毎?，使它們能夠做一些難以想象的事情。”
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