最近發(fā)表在《國家科學(xué)評論》雜志上的一項(xiàng)研究展示了活細(xì)胞核中量子點(diǎn)(QD)的合成。該研究由南開大學(xué)胡玉思博士、王志剛副教授和龐代文教授主持。
在對哺乳動物細(xì)胞中量子點(diǎn)合成的研究中，發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽(GSH)處理增強(qiáng)了細(xì)胞的還原能力。生成的量子點(diǎn)并非均勻分布在細(xì)胞內(nèi)，而是集中在特定區(qū)域。通過一系列的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)這個區(qū)域確實(shí)是細(xì)胞核(如圖)。胡博士說：“這真是太神奇了，幾乎令人難以置信。”
胡博士和他的導(dǎo)師龐教授試圖闡明細(xì)胞核中量子點(diǎn)合成的分子機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GSH 發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞核上有一種GSH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Bcl-2，它將GSH大量轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核內(nèi)，增強(qiáng)細(xì)胞核內(nèi)的還原能力，促進(jìn)Se前體的生成。同時，GSH還可以暴露蛋白質(zhì)上的硫醇基團(tuán)，為Cd前體的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。這些因素的結(jié)合最終使得量子點(diǎn)能夠在細(xì)胞核中大量合成。
龐教授表示：“這是一個令人興奮的結(jié)果;這項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了亞細(xì)胞水平上活細(xì)胞中量子點(diǎn)的精確合成。”他繼續(xù)說道：“合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中在通過反向遺傳學(xué)活細(xì)胞合成有機(jī)分子。我們很少看到無機(jī)功能材料的活細(xì)胞合成。我們的研究不涉及復(fù)雜的基因改造;它只需調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)GSH的含量和分布，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞器內(nèi)無機(jī)熒光納米材料的靶向合成。這解決了合成生物學(xué)在無機(jī)材料合成方面的缺陷。”
雖然細(xì)胞內(nèi)有機(jī)材料的合成在生物合成領(lǐng)域仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，但這項(xiàng)研究無疑為合成生物學(xué)中無機(jī)材料的合成鋪平了道路。龐教授表示：“我們的每一次進(jìn)步都是一個新的起點(diǎn)。我們堅(jiān)信，在不久的將來，我們可以利用細(xì)胞合成來生產(chǎn)納米藥物，甚至是特定細(xì)胞器中的納米機(jī)器人。此外，我們可以將細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌壖?xì)胞，使它們能夠做一些難以想象的事情。”
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