作者是宾夕法尼亚州立大学的杰米·奥贝迪克 膜中掺有酶的细胞模拟囊泡在催化作用下显示出活性
信用:Subhadip Ghosh 原细胞——人工细胞——是活跃的，通过独立运动来模仿活细胞，并且是生物相容的和酶活性的，现在使用宾夕法尼亚州立大学研究人员开发的改进方法是可能的
活细胞很难在实验室中生长，所以研究人员有时会使用合成细胞，但这些细胞有研究局限性，因为它们缺乏真正的细胞特征
“细胞研究的挑战之一是，有时很难对细胞的运动性进行控制实验，尤其是由于表面酶的活性，”化学工程的杰出教授达雷尔·韦莱戈尔说
“研究小组开发了一种简单的方法来制造一种人造细胞，它不像普通细胞那样做所有的事情，比如繁殖，有基因突变或类似的事情，但它能主动移动
这很重要，因为人们对细胞如何运动知之甚少，尤其是酶的活性如何影响细胞运动
" 该团队的原始细胞被用来研究像三磷酸腺苷酶这样的天然酶的活性如何推动原始细胞的主动运动
三磷酸腺苷酶的生化过程包括将三磷酸腺苷转化为二磷酸腺苷
三磷酸腺苷是一种为活细胞提供能量的复杂有机化学物质，腺苷二磷酸是一种有机化合物，在细胞释放和储存能量的过程中起着重要作用
“在过去的十年里，类似的实验尝试将酶结合到被称为聚合物囊泡的微米大小的袋子里，或者束缚在硬颗粒的表面，”化学博士后苏哈迪普·戈什说
“但这些尝试并不像我们的原始细胞那样具有显著的生物学相似性
" 在研究小组的实验中，原始细胞实际上有人工膜，由一种叫做磷脂酰胆碱的天然脂质组成
三磷酸腺苷酶被直接掺入膜中
“我们的结果基本上给了其他研究人员制造具有酶活性的人工细胞的第一步，”戈什说
这项研究在2019年9月11日最后一期《纳米快报》发表之前，于2019年8月在网上公布了一个意想不到的结果，该结果发生在单一分子机制下进行的扩散实验中
不出所料，对于低浓度的三磷酸腺苷，原细胞的运动很慢
“非常令人惊讶的是，在三磷酸腺苷浓度高的情况下，原始细胞的运动明显下降，”凡尔纳博物馆的艾尤斯曼·森说
宾夕法尼亚州立大学威拉曼化学教授
据研究人员称，这就像踩下汽车油门让汽车减速一样违反直觉
在进行综合对照实验后，研究人员得出结论，当腺苷二磷酸浓度高时，它可能与三磷酸腺苷酶结合并抑制底物三磷酸腺苷活性，导致运动性降低
拥有制造具有酶活性的原始细胞的能力会带来新的机遇
有了这些能动活细胞的模拟，研究人员旨在揭示控制主动膜动力学和细胞运动的基本机制
鉴于目前对细胞如何运动的理解有限，包括酶的作用如何影响细胞运动，研究小组成员认为他们的工作对未来的医学研究有重要意义
“一个关键的挑战是估计驱动原细胞运动的机械力，并在此过程中发现酶结构的变化，”化学工程研究助理法扎德·莫哈耶拉尼说
“了解原始细胞运动的结构-功能关系将使它们的设计能够用于潜在的体内应用，如医学传感和实验室分析
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