Показано, что «синтетическая» клетка следует химическим направлениям и меняет форму, что является жизненно важной биологической функцией.

Важные новости

'Синтетическая' ячейка показано, что они следуют химическим направлениям и меняют форму, что является жизненно важной биологической функцией» /></p>
<p> Используя изображения, полученные под микроскопом, и графическую визуализацию, художники иллюстрируют минимальную синтетическую клетку, которая может воспринимать направленный химический сигнал и самоорганизовываться в ответ. Фото: Лаборатория Иноуэ Медицинского института Джонса Хопкинса, созданная Шивой Разави и Турханом Патаном </p>
<p>В стремлении понять, как движутся клетки, и создать новые способы доставки лекарств по организму, ученые из Медицинского института Джонса Хопкинса говорят, что создали минимальная синтетическая клетка, которая следует внешнему химическому сигналу и демонстрирует руководящий принцип биологии, называемый «нарушение симметрии».</p>
<p>Результаты опубликованы 12 июня в журнале <i>Science Advances</i>.</p>
<p>Шаг, предшествующий движению клетки, нарушение симметрии, происходит, когда молекулы клетки, которые изначально расположены симметрично, реорганизуются в асимметричный узор или форму, обычно в ответ на стимулы. Это похоже на то, как перелетные птицы нарушают симметрию, когда они образуют новую формацию в ответ на компас окружающей среды, такой как солнечный свет или ориентиры. На микроскопическом уровне иммунные клетки воспринимают химические сигналы, сконцентрированные в месте заражения, и нарушают симметрию, чтобы пересечь стенку кровеносного сосуда и достичь инфицированной ткани. Когда клетки нарушают симметрию, они трансформируются в поляризованные и асимметричные структуры, которые готовят их к движению к цели.</p>
<p>«Идея нарушения симметрии имеет решающее значение для жизни, затрагивая такие разнообразные области, как биология, физика и космология», — говорит Шива Разави, доктор философии, который руководил исследованием в качестве аспиранта в Университете Джонса Хопкинса, а сейчас является научным сотрудником в Университете Джонса Хопкинса. Массачусетский Институт Технологий. «Понимание того, как работает нарушение симметрии, является ключом к раскрытию основ биологии и выяснению того, как использовать эту информацию для разработки методов лечения».</p>
<p>Поиск способов имитировать и контролировать нарушение симметрии в синтетических клетках уже давно считается важным для понимание того, как клетки могут исследовать свое химическое окружение и в ответ перестраивать свой химический профиль и форму.</p>
<p>Для этого исследования ученые создали гигантскую везикулу с двухслойной мембраной — простую, упрощенную синтетическую клетку или протоклетку, состоящую из фосфолипидов, очищенных белков, солей и АТФ, обеспечивающих энергию. За свою сферическую форму протоклетку прозвали «пузырем». В своих экспериментах учёные успешно создали протоклетку со способностью воспринимать химические вещества, которая заставляет клетку нарушать симметрию, превращаясь из почти идеальной сферы в неровную форму. Система была специально разработана для имитации первого этапа иммунного ответа: она способна подавать нейтрофилам сигнал атаковать микробы на основе белков, которые они ощущают вокруг себя, говорят исследователи.</p>
<p>«Наше исследование демонстрирует, как клетка Подобное существо может чувствовать направление внешнего химического сигнала, имитируя условия, которые можно найти в живом организме», — говорит Разави. «Построив клеточную структуру с нуля, мы сможем лучше идентифицировать и понять основные компоненты, необходимые клетке для нарушения симметрии в ее наиболее упрощенной форме».</p>
<p>По словам ученых, однажды химическое зондирование можно будет использовать для адресной доставки лекарств в организм.</p>
<p>«Идея состоит в том, что в эти пузырьки можно упаковать все, что угодно — белок, РНК, ДНК, красители или небольшие Молекулы — сообщают клетке, куда идти, используя химическое зондирование, а затем заставляют клетку взрываться вблизи намеченной цели, чтобы можно было высвободить лекарство», — говорит старший автор Таканари Иноуэ, доктор философии, профессор клеточной биологии и директор Центр клеточной динамики медицинского центра Джонса Хопкинса.</p>
<p>Чтобы активировать способность везикулы к химическому восприятию, исследователи внедрили в синтетическую клетку два белка, которые действуют как молекулярные переключатели — под названием FKBP и FRB. Белок FKBP помещался в центр клетки, а FRB – на мембрану. Когда ученые ввели химическое вещество — рапамицин — за пределы пузырьковой клетки, FKBP переместился на мембрану и связался с FRB, запустив процесс, называемый полимеризацией актина, или реорганизацией скелета синтетической клетки.</p>
<p>Внутри пузырьковой клетки.</p>
<p>Внутри пузырьковой клетки протоклетке, химическая реакция привела к образованию стержнеобразной структуры, состоящей из актина, которая оказывала давление на клеточную мембрану, изгибая ее.</p>
<p>Исследователи использовали специализированный тип быстрой трехмерной визуализации, называемый конфокальной микроскопией, для записи способность протоклеток к химическому восприятию; им приходилось записывать изображения быстро, со скоростью один кадр каждые 15–30 секунд, поскольку протоклетки быстро реагировали на химический сигнал.</p>
<p>Далее исследователи стремятся наделить эти синтетические клетки способностью двигаться к желаемой цели. В конечном счете, исследователи надеются создать синтетические клетки, которые могут иметь значительные потенциальные применения в адресной доставке лекарств, распознавании окружающей среды и других областях, где решающее значение имеют точное движение и реакция на раздражители.</p>
<p>В число других ученых, внесших свой вклад в это исследование, входит Бедри. Абубакер-Шариф, Хидеаки Т. Мацубаяши, Хидеки Накамура, Нхунг Тхи Хонг Нгуен, Дуглас Н. Робинсон и Пабло А. Иглесиас из Университета Джонса Хопкинса; Феликс Вонг из Массачусетского технологического института; и Баоюй Чен из Университета штата Айова.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Шива Разави и др., Синтетический контроль полимеризации актина и нарушения симметрии в активных протоклетках, <i >Достижения науки</i> (2024 г.). DOI: 10.1126/sciadv.adk9731. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk9731 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Достижения науки </p>
<p> Предоставлено Медицинским факультетом Университета Джонса Хопкинса < /п></p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости