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科学家利用蛋白质和核糖核酸制造称为囊泡的中空球形袋

导读纽约水牛城——科学家们利用蛋白质和核糖核酸创造了被称为囊泡的中空球形袋。这些气泡状实体(当特定的蛋白质和核糖核酸分子混合在水性缓冲

纽约水牛城——科学家们利用蛋白质和核糖核酸创造了被称为囊泡的中空球形袋。

这些气泡状实体(当特定的蛋白质和核糖核酸分子混合在水性缓冲溶液中时自发形成)具有作为生物储存室的潜力。研究人员表示,它们可以取代由水不溶性有机化合物(称为脂质)制成的传统囊泡。

布法罗文理学院大学物理学助理教授Priya Banerjee博士说:“我们的发现具有广泛的意义,从了解基本的细胞生物学到实现可能的生物技术应用,如靶向药物输送或农药释放。”这些空心球的外观和行为类似于人们多年来在生物工程应用中使用的经典脂质囊泡,但有一个重要的例外:它们不是由脂质制成的。"

助理教授Davit Potoyan博士说:“由于类似于脂质囊泡的中空结构,人们可能会想到一个潜在的令人兴奋的应用,其中蛋白质-RNA囊泡被分布到细胞中,通过释放生物分子或改变局部亚细胞环境来执行救援任务。”爱荷华州立大学化学系。“另一个令人兴奋的原因是,这些囊泡是由天然存在的蛋白质和核酸自发形成的,这可能有助于避免在其他类似脂质囊泡的聚合物中看到的毒性问题。”

研究结果发表于《美国国家科学院院刊》年6月22日。

班纳吉和波托扬、UB物理学博士生Ibraheem Alshareedah和UB物理学博士后Mahdi Muhammad Moosa博士共同领导了该项目。以及衣阿华州立大学化学博士后Muralikrishna Raju博士,他进行了计算机模拟。

为了制造微小的囊泡,科学家们将天然存在的阳离子蛋白质和核糖核酸混合在缓冲水溶液中。在一定浓度下,蛋白质和RNA分子聚集在一起产生液滴,类似于漂浮在水中的油珠。然而,在其他浓度下,蛋白质和核糖核酸会聚集在一起形成气泡。

作为研究的一部分,研究小组还计划了每种结构形成的条件。实验表明,蛋白质-核糖核酸复合物由于微弱的静电引力、排斥作用和链熵而自发结合在一起。研究人员说,这些力之间的微妙平衡决定了是否会形成液滴或中空囊泡。

巴基说:“我们认为这些力量之间存在权衡。“当排斥力太大时,蛋白质和RNA分子会保持分离。但当你平衡这些复杂的力时,你会看到这些不同结构的稳态,液滴或中空冷凝物。”

在发现囊泡形成的原理后,研究团队利用其他成分(如设计的肽和合成聚合物)创造了类似的中空液滴,证明这一发现可能有广泛的应用。

Moosa说:“我们还观察到,类似的无脂囊泡可以由许多蛋白质和RNA模拟物形成。”“从大量模拟物中进行选择的能力将允许这些组件的可定制生物技术应用。”

UB已经提交了一份无脂蛋白RNA囊泡及其制备方法的临时专利申请。

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