DNA重组形成细胞“骨架”

小管和线型结构,使细胞的形状和帮助确定其功能已被人为地创造使用DNA链由伦敦大学学院的研究人员。

这项研究发表在自然通讯,代表了一个关键的一步合成“智能细胞”,可以用于疾病,药物或修复受损细胞体内。

细胞,大约一毫米的1000大小,是所有生命的基本单位。它们包含“骨架”的蛋白质,实现一些功能,如提供结构支持,帮助细胞移动,细胞内的运输材料。

重新创建这些管子和线程使用蛋白质是具有挑战性的,所以研究人员使用DNA链作为构建块,并能够精确定制结构的维度(从大约20到400纳米厚)和刚度ultra-rigid(灵活)。

这些管子和线程集成细胞样的内囊以及涂布在囊的外部——功能细胞骨架(细胞内)或外骨骼(在细胞外)。大多数细菌有什么可以被描述为外骨骼,而植物、动物和其他多细胞生物细胞骨架。

管和线程被发现稳定囊(泡),减少他们破裂的可能性,以类似的方式在真正的细胞这些骨骼结构的工作原理。

团队也能够控制管和纤维的确切位置实时囊泡内当他们通过附加使用外部磁铁的磁性纳米颗粒结构。

资深作者乔纳森·伯恩斯(伦敦大学学院化学)博士说:“自然DNA被储存遗传信息,但也可以用作建筑材料构造纳米结构。我们重组DNA形成合成细胞和组织内部骨架结构模型。

“我们相信,这项工作能帮助解锁未来智能细胞能够感知疾病,修复受损细胞,通过与他们融合和药物更有针对性的方法——例如,通过药物或抗生素和释放它在体内需要的地方。

“这个初始的研究给了一些令人振奋的迹象,表明这些细胞可能有毒性对人类有限,下一步就是从实验室搬到动物做进一步调查这些原始细胞如何与活组织进行交互。

“我们需要确保他们身体的稳定,能够循环血流,然后我们可以适应他们目标癌症或致病菌。”

此外,研究人员发现他们的原始细胞如何结合形成类似于活组织。他们把水和糖溶液的原始细胞。细胞沉没(他们比解决重)和水的蒸发诱导涡流电流,使细胞在一起。团队能够绑定这些细胞更紧密相连将纳米管或纤维表面的细胞(给细胞“毛”外观)。这导致细胞失去球形,形成蜂窝模式。

第一作者博士Nishkantha马兰(伦敦大学学院医学部门)说:“我们许多构件用于这些细胞在体内自然发生,我们希望延长本,这样我们才能创建智能细胞完全从脂质等物质通常被发现在我们的身体,因此可以很容易地分解和回收或废弃的。”

研究人员创建了管道和线程通过将DNA链在氯化镁溶液,然后加热和冷却以固定的速率为每分钟半度。这引发了DNA自组装成有序结构。通过改变镁浓度的解决方案,研究人员能够确定尺寸和结构的刚度。

形成囊泡和纳米结构在这些小泡,建立的团队使用了一个方法,将纳米结构在溶液的水和糖(蔗糖)和添加这一层油和脂质和一层葡萄糖。

旋转(离心法)这种物质的结合导致液滴的油膜组成的双层脂质,模仿的膜分离细胞与外界的联系,与纳米结构在这些液滴迁移。

参考:容易引起N,歌手M, Howorka年代,伯恩斯JR .)创建复杂的原始细胞和prototissues使用简单的DNA构建块。Nat Commun。2023;14 (1):1314。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 36875 - 5

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