細(xì)胞的物理力量在起作用

物理力的探測(cè)是科學(xué)面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一。盡管牛頓的蘋(píng)果已經(jīng)解決了很長(zhǎng)時(shí)間的重力問(wèn)題，但對(duì)活細(xì)胞中的物理力進(jìn)行成像仍然是生物學(xué)的主要謎團(tuán)之一。它被認(rèn)為在許多生物過(guò)程中起著決定性的作用，并且沒(méi)有化學(xué)工具來(lái)可視化物理力。然而，今天，來(lái)自日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)和瑞士化學(xué)生物學(xué)國(guó)家研究能力中心(NCCR)的研究人員開(kāi)發(fā)出了受龍蝦烹飪啟發(fā)的探針，這種探針可以進(jìn)入細(xì)胞。物理力第一次可以在細(xì)胞中實(shí)時(shí)成像。這些結(jié)果是生命科學(xué)研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上找到。

自2010年成立以來(lái)，NCCR化學(xué)生物學(xué)的核心目標(biāo)之一就是解決檢測(cè)細(xì)胞物理力的問(wèn)題。UNIGE科學(xué)系有機(jī)化學(xué)教授、NCCR成員Stefan Matile說(shuō)：“我們制作張力探針的方法受到了蝦、蟹或龍蝦在烹飪過(guò)程中顏色變化的啟發(fā)。在活蝦中，周?chē)鞍踪|(zhì)的物理力使類(lèi)胡蘿卜素色素(稱(chēng)為蝦青素)變平并極化，直到變成藍(lán)色。“在烹飪過(guò)程中，這些蛋白質(zhì)被展開(kāi)，龍蝦色素可以恢復(fù)其自然的深橙色，”日內(nèi)瓦化學(xué)家繼續(xù)說(shuō)道。被這些甲殼類(lèi)動(dòng)物吸引，

外力探測(cè)器已經(jīng)證明了它們的價(jià)值。

去年，NCCR團(tuán)隊(duì)終于制造出了第一個(gè)熒光探針，它可以對(duì)作用在活細(xì)胞外膜(稱(chēng)為質(zhì)膜)上的力進(jìn)行成像。來(lái)自全球50多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的樣品請(qǐng)求立即響應(yīng)了這些結(jié)果的發(fā)布，這證明了這一突破對(duì)生命科學(xué)的重要性。為了滿足這一需求，去年底，UNIGE的功率檢測(cè)器以Flipper-TR品牌推出。

細(xì)胞的內(nèi)力是多少？

細(xì)胞外作用力的研究不僅限于熒光成像的化學(xué)工具。細(xì)胞表面可用于物理工具，如微管、光學(xué)夾具、原子力顯微鏡的懸臂等?！暗沁@些物理工具顯然不適合研究細(xì)胞內(nèi)力，”生物化學(xué)系教授AurlienRoux說(shuō)。天合聯(lián)盟科學(xué)和NCCR研究所成員。“線粒體等細(xì)胞器負(fù)責(zé)能量產(chǎn)生；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)合成；身體，負(fù)責(zé)將物質(zhì)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞和細(xì)胞內(nèi)；或者說(shuō)，儲(chǔ)存遺傳信息的核心是外部物理工具無(wú)法觸及的?！?

現(xiàn)在我們正在迎接生命科學(xué)的這一根本挑戰(zhàn)。由盧的斯特凡馬蒂爾、奧雷連和蘇莉娜曼利領(lǐng)導(dǎo)的小組教物理，也是的一員。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究所的負(fù)責(zé)人成功地做出了自己的努力，探索細(xì)胞和選擇性標(biāo)記的細(xì)胞器。例如，他們可以展示線粒體開(kāi)始分裂的張力是如何增加的。“這是第一次物理力量可以生活在細(xì)胞中，”奧雷連諾興奮地說(shuō)。這種新的化學(xué)工具最終使科學(xué)家能夠長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)他們想要做的事情?！斑@些新的探測(cè)器現(xiàn)在為我們提供了解決機(jī)械生物學(xué)和革命性生命科學(xué)研究的機(jī)會(huì)，”Stefan Matile總結(jié)道。

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