构造一个小机器人从DNA,利用它来研究细胞过程肉眼看不见…你会误以为这是科幻小说,但它实际上是严重Inserm的科学家们的研究的主题,蒙彼利埃大学科学研究所及结构生物学中心的蒙彼利埃[1]。这个高度创新“nano-robot”应当使机械力量的进一步研究应用于微观的水平,这对许多生理和病理过程是至关重要的。它是在一项新的研究发表在描述自然通讯。

我们的细胞受到机械力作用在微观层面,引发生物信号至关重要的许多细胞过程在我们身体的正常功能或发展的疾病。

例如,触摸的感觉是部分有条件的机械力量的应用在特定的细胞受体(今年的发现这是奖励的诺贝尔生理学或医学奖)。除了触觉,这些受体敏感机械力(称为机械)使监管等其他重要的生物过程的血管收缩,疼痛知觉、呼吸甚至检测声波的耳朵,等等。

这个细胞的功能障碍mechanosensitivity参与许多疾病,例如癌症:体内癌细胞迁移测深和不断适应微环境的机械性能。这种适应仅是一种可能,因为特定的力量被机械传输信息到细胞的细胞骨架。

目前,我们的知识分子机制参与细胞mechanosensitivity仍非常有限。已经可以浏览一些技术应用控制力量和研究这些机制,但他们有很多的局限性。特别是,他们是非常昂贵的,不允许我们研究几个细胞受体,这使得它们的使用非常耗时的如果我们想收集大量的数据。

DNA折纸结构

为了提出一个替代,局长Gaetan Bellot Inserm研究员领导的研究团队在结构生物学中心(Inserm蒙彼利埃大学/ CNRS)决定使用DNA折纸的方法。这使得三维纳米结构的自组装在一个预定义的形式使用DNA分子作为建筑材料。在过去的十年里,这项技术已经允许在纳米技术领域的重大突破。

这使研究人员设计一个“nano-robot”组成的三个DNA折纸结构。毫微米,因此兼容人类细胞的大小。这使第一次申请和控制力量解决1 piconewton,即1000000000000牛顿- 1牛顿的力的手指点击一个钢笔。这是第一次,一个人造,自组装基于dna的对象可以应用力精度。

团队开始通过分子识别耦合机器人机械感受器。这成为可能直接机器人我们的一些细胞和专门力量应用于目标的机械局部表面的细胞为了激活它们。

这种工具是基础研究非常有价值,因为它可以用来更好地理解相关的分子机制在细胞mechanosensitivity机械力和发现新的细胞受体敏感。由于机器人,科学家们也能够更精确地研究在什么时刻,当应用力,许多生理和病理过程的关键信号通路被激活在细胞水平。

”使机器人的设计在体外和在活的有机体内应用piconewton力量满足不断增长的需求在科学界和代表一个重大的技术进步。然而,机器人的生物相容性可以被认为是一个优势在活的有机体内应用程序与敏感,但也可能代表一个弱点,可以降低DNA的酶。我们的下一步是研究如何修改机器人,让它的表面不太敏感的酶的作用。我们还将试图找到其他方式激活我们的机器人使用,例如,磁场。”强调Bellot。

参考:米尔斯,Aissaoui N, Maurel D, et al。模块化弹簧执行机构的机械活化膜蛋白质。Nat Commun。2022;13 (1):3182。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 30745 - 2

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