从蛋白质使生物存储隔间

使用蛋白质和RNA、科学家发明了空心球袋囊泡。

这些泡沫状的实体——形成自发当特定的蛋白质和RNA分子混合溶液的缓冲溶液中,具有潜在的生物存储隔间。他们可以作为一个替代传统囊泡是由水不溶性有机化合物被称为脂质,研究人员说。

“我们的发现有着广泛的影响,从理解基本的细胞生物学使可能的生物技术应用,如靶向药物输送或农药释放,“Priya Banerjee说,博士,物理系助理教授在布法罗大学艺术与科学学院的。“这些空心球体看起来像经典的脂质囊泡,人们一直在利用生物工程应用多年,但有一个重要的例外:他们不是由脂质。”

“因为空心结构的类似脂质囊泡,可以想象一个潜在的令人兴奋的应用程序,其中protein-RNA囊泡被派遣到细胞执行救援任务通过释放生物分子或改变当地的亚细胞环境,“吊艇Potoyan说,博士,助理爱荷华州立大学的化学教授。“兴奋的另一个原因是,这些自发形成囊泡从天然的蛋白质和核酸,这可能有助于避免毒性的问题可能出现在其他聚合物设计模仿脂质囊泡。”

微米大小的囊泡,科学家混合天然阳离子蛋白质与RNA溶液的缓冲溶液中。在某些浓度,蛋白质和RNA分子聚集在一起产生的液滴,类似于油漂浮在水的珠子。但是在其他浓度,蛋白质和RNA,而不是走到一起形成泡沫状的囊泡。

作为研究的一部分,研究小组还绘制出的条件每个类型的结构形式。实验和模拟表明,protein-RNA复合物联合自发地并在一起,因为弱静电吸引,排斥相互作用和链的熵。这些力量的微妙的平衡决定液体水滴或空心囊泡是否会形式,研究人员说。

“我们认为有一个权衡这些力量,”巴纳吉说。“当你有太多的排斥,蛋白质和RNA分子保持分离。但是当你平衡这些错综复杂的力量,你看到这些不同结构的稳定,液体水滴或空心冷凝物。”

在发现如何形成囊泡的原则,团队使用其他构建块创建类似的中空的水滴,如设计多肽和合成聚合物,证明这一发现可以有广泛的应用。

“我们也观察到类似的lipid-free囊泡可以形成许多蛋白质和RNA模仿,”穆萨说。”的能力选择从大量的模拟将允许定制的生物技术的应用这些程序集”。

乌兰巴托已提起临时专利申请lipid-free protein-RNA囊泡和囊泡的方法。

新的研究结果从Banerjee protein-RNA复合物的过去的工作,专注于生成液体滴从蛋白质和RNA分子。

在一个实验中,“当我们增加了更多的RNA滴,立即这些隔间,这些美丽的泡沫状结构,内部开始形成水滴,”Banerjee回忆说。“但这并不稳定,和它在几分钟走了。”

好奇的观察率领他的团队开始调查如何创建空心结构和保持完整的时间更长,那么新的研究实现。研究液体和空心滴可能导致改进了解类似的隔间形式自发地在人类细胞,Banerjee说。

这项研究的一个有趣的方面是水泡几何的形成,让人想起膜,因蛋白质和RNA分子,科学家们说。生物膜脂质是众所周知的构建块,但新的研究表明可能存在其他可能在生物系统中创建膜状般的障碍的,以前不知道,巴纳吉说。未来的研究可以探讨如何细胞是否可以使用protein-RNA膜来执行特定的生物功能。

参考

Alshareedah等。(2020)。相变的RNA−蛋白复合物下令空心冷凝物。《美国国家科学院学报》上。DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1922365117

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