微小的水滴提供了活细胞内真实生活的一瞥

细胞内部是一个繁忙、拥挤的地方——充满了蛋白质和其他分子，当它们在细胞质中旋转时发生碰撞，细胞质是充满细胞的液体。这些分子之间的相互作用驱动细胞的活动。但是当科学家研究这些相互作用时，他们使用了一个高度简化的系统，没有捕捉到复杂性。

现在，冲绳科学技术研究所 (OIST) 的研究人员创造了无膜液滴，其中分子的密度和运动类似于活细胞中的分子密度和运动。领导这项工作的 OIST蛋白质工程和进化部门的Paola Laurino 教授说，在Nature Communications 中描述的这种方法使研究人员能够以更密切地反映分子在活细胞中的行为方式来研究细胞反应。

细胞中的一类关键分子是一种称为酶的蛋白质。酶的工作是引发化学反应并调节它们进行的速度。为了研究酶，研究人员通常将它们添加到大量不含其他分子的水基缓冲液中。然后他们添加底物——酶作用的蛋白质——并观察过程运行。在这样的设置中，缓冲液非常稀。“这是一个很好的系统，因为酶是经过纯化的，我们 100% 知道里面的东西，”劳里诺教授说。“但我们想创建一个类似于细胞溶胶高大分子拥挤的系统，看看这如何影响酶的活性。”

为了制造液滴，劳里诺教授和她的合作者，包括来自瑞士苏黎世联邦理工学院和德国马克斯普朗克动力学与自组织研究所的科学家，将一种称为聚乙二醇 (PEG) 的聚合物与一种蛋白质在水性缓冲液中混合。PEG 在流体中产生拥挤，从而推动富含蛋白质的微小液滴在缓冲液中分离。然后，科学家们在混合物中加入了一种酶，这种酶会扩散到液滴中。由于它们的内容物非常浓缩，液滴充当了反应室，酶可以在其中发挥作用。研究人员追踪了液滴中反应进行的速度，以及其中分子的物理特性。

当他们将乳酸脱氢酶添加到溶液中时，他们发现反应非常有效——也就是说，以非常高的代谢率，类似于在微生物中观察到的。“这意味着我们的液滴中可以含有大量能量，”劳里诺教授实验室的研究员 Mirco Dindo 博士说。

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