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        對簡單模型細胞的研究解決了變形機制
        
			
        
				2019-01-24 11:16:19
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        活細胞必須積極改變其外部形式，否則細胞分裂等功能將無法實現(xiàn)。在慕尼黑工業(yè)大學(TUM)，生物物理學家Andreas Bausch教授及其團隊開發(fā)了一種合成細胞模型，以研究潛在細胞力學的基本原理。
        

        對簡單模型細胞的研究解決了變形機制
        

        活細胞不會過著輕松的生活：它們永遠忙于適應它們的身體形狀。當它們分裂時，細胞必須大規(guī)模重組它們的整體形態(tài)。當它們吸收材料時，它們的外膜必須強烈變形。當它們移動時，它們必須首先確定在它們內(nèi)置的分子馬達啟動之前前面和后面是什么，讓細胞運動。
        

        細胞是具有各種動態(tài)功能的活生物體。細胞變形的能力是決定性的。在細胞分裂過程中，這些過程在傷口愈合，胚胎發(fā)育或癌細胞遍布全身的過程中起著重要作用。
        

        生物物理學家Andreas Bausch的研究團隊，慕尼黑工業(yè)大學細胞生物物理學主席，慕尼黑卓越集群納米系統(tǒng)計劃成員，對細胞自發(fā)改變其形狀的方式進行了詳細研究。研究人員希望重建將有助于他們更好地理解復雜細胞系統(tǒng)的功能。
        

        用于研究細胞力學的模型細胞
        

        模型細胞的外殼包含類似于天然細胞膜的雙層脂質(zhì)膜。在研究人員內(nèi)部放置了在動物細胞中發(fā)揮重要作用的生物分子。在他們關于細胞變形的實驗中，他們使用橢圓形肌動蛋白絲，其通常存在于細胞骨架中。
        

        此外，他們添加了蛋白質(zhì)苯胺，其促進肌動蛋白絲的連接以賦予細胞結構穩(wěn)定性，并且肌球蛋白作為分子馬達，細胞需要產(chǎn)生細胞變形所需的能量。
        

        在他們的實驗中，研究人員分析了在何種條件下模型細胞自發(fā)地發(fā)生變形，其中細胞骨架膜呈現(xiàn)凹形，或者在某些區(qū)域中，在稱為“起泡”的過程中形成氣泡狀突起。施加在細胞外部形式上的力抵消脂質(zhì)膜中的相應力。“細胞骨架和細胞膜之間的相互作用是形式上所有變化的關鍵，”Bausch工作組的Etienne Loiseau和當前研究的主要作者說。“迄今為止，細胞骨架和囊泡通常是分開觀察的。這兩種基本成分的相互作用很難被研究。”
        

        專注于要領
        

        由慕尼黑卓越集團納米系統(tǒng)計劃資助的項目中創(chuàng)建的模型單元使用少量組件?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)節(jié)所涉及的蛋白質(zhì)的各自濃度并精確控制。
        

        Bausch和他的同事證明，在所有其他成分存在的情況下，蛋白質(zhì)之間的相互作用是關鍵。只有通過生物功能出現(xiàn)的各種組成部分的相互作用。顯然，組分的濃度對于細胞改變其形式的方式是決定性的。
        

        “令人驚訝的是，影響膜突起(起泡)的相同蛋白質(zhì)系統(tǒng)導致的濃度略有不同，僅導致極端變形，”Bausch說。“理解蛋白質(zhì)在上下文中的相互作用是必不可少的 - 它是定義功能的蛋白質(zhì)的相互作用。”
        

        了解行動機制
        

        盡管生物學家設法在精細的細胞生物學和生物化學實驗中鑒定出所涉及的蛋白質(zhì)和基因，但由于細胞的復雜性，通常不可能也理解基本的作用機制。“基于合成細胞模型的自下而上方法有助于理解和解釋重要的功能關系，”Bausch教授說。
        

        迄今為止，細胞變形實驗僅適用于靜態(tài)系統(tǒng)。在下一步中，科學家們也希望重建動態(tài)過程。他們希望允許氣泡在細胞骨架膜中形成和分散，因為它在自然界中發(fā)生，從而產(chǎn)生可以存在并自動移動的人造模型細胞。
        
			

			
          
        
			
        
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