地球上生命的成功取决于活细胞将自己分裂为两个子细胞的惊人能力。在这种分裂过程中，外细胞膜必须经历一系列形态学转变，最终导致膜裂变。波茨坦马克斯·普朗克胶体与界面研究所和美因茨的马克斯·普朗克聚合物研究所的科学家现在已经通过将低密度的蛋白质锚定在人造细胞膜上，实现了对这些形状转变以及由此产生的分裂过程的前所未有的控制。
地球上所有的生物都是由单个细胞组成的。此外，这些生物的增殖和生长基于每个细胞分裂成两个子细胞的能力。在分裂过程中，提供细胞外边界的细胞膜必须经历一系列形态学转变，最终导致细胞膜的裂变。为了控制这一过程，当今的细胞依赖于高度专业化的蛋白质复合物，该复合物由ATP水解驱动。然而，事实证明，受控分裂可以以一种简单得多的方式实现，正如波茨坦的马克斯·普朗克胶体和界面研究所以及美因茨的马克斯·普朗克聚合物研究所的研究人员最近针对人造细胞所证明的那样。这些细胞是由巨大的脂质囊泡提供的，它们具有典型动物细胞的大小，并由单个脂质膜限制，在内部和外部水溶液之间提供了坚固而稳定的屏障。这种分隔也是细胞膜的关键特征。
另外，囊泡和细胞膜具有基本相同的分子结构，并且由分子双层构成，该分子双层具有限定膜的两侧的两个分子小叶：内部小叶暴露于内部，外部小叶暴露于外部溶液。一方面，具有宽膜颈的人造细胞在数天和数周内保持稳定。另一方面，一旦颈部闭合，膜就会在该颈部上产生收缩力，从而使颈部裂开并将人造细胞分成两个子细胞。
膜不对称产生的收缩力
除了演示人造细胞的分裂，莱因哈德·利波斯基(Reinhard Lipowsky)周围的研究人员还发现了一种新颖的机制，可以通过这种机制来系统地控制这种收缩力。为此，他们通过将外部小叶暴露于可变浓度的蛋白质来设计其内部和外部小叶分子组成不同的膜。两个小叶之间的这种不对称会产生确定人造细胞形状的优选或自发弯曲。此外，一旦形成闭合的膜颈，自发弯曲就会产生局部收缩力，从而导致这些细胞分裂。因此，非常令人惊讶的是，人工细胞的完全分裂是由膜的机械性能驱动的：
通用的合成生物学模块
以这种方式，已经确定了用于人造细胞分裂的简单且通用的机制。这种机制并不取决于产生双层不对称性和相关的自发曲率的分子相互作用的精确性质，正如使用不同类型的蛋白质已明确证明的那样。此外，膜结合蛋白的使用密度相当低，这为其他蛋白留在人造细胞膜上留下了足够的空间。因此，本文介绍的膜蛋白系统为自下而上的合成生物学方法提供了一个有希望的通用模块。最后，这里描述的人造细胞的分裂过程也为体内细胞分裂提供了新的思路。即使所有现代细胞似乎都依赖复杂的蛋白质机制，
标签： 人造细胞
免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！