新生物傳感器創(chuàng)建芯片上的“感覺器官”
美國康奈爾大學(xué)工程學(xué)院開發(fā)出一種能模擬細胞膜的特性并提供電子讀數(shù)的合成生物傳感器。該研究近日發(fā)表在美國化學(xué)會《ACS合成生物學(xué)》雜志上,其有助于更好地了解細胞生物學(xué)、開發(fā)新藥以及在芯片上創(chuàng)建“感覺器官”。 細胞膜內(nèi)的蛋白質(zhì)是細胞功能的“守門人”,具有許多重要功能,包括與環(huán)境交流、催化化學(xué)反應(yīng)以及跨膜移動化合物和離子。當膜蛋白受體被激活時,帶電離子穿過膜通道,觸發(fā)細胞功能。例如,當來自神經(jīng)的信號指示帶電的鈣離子通道打開時,大腦神經(jīng)元或肌肉細胞就會放電。 該研究使用合成生物學(xué)方法重建細胞膜及其嵌入的蛋白質(zhì),創(chuàng)造了一種生物傳感器。它以一種柔軟且易于使用的導(dǎo)電聚合物為起點,在支撐物之上充當電路并由計算機監(jiān)控。形成膜的一層脂質(zhì)分子位于聚合物的頂部,目標蛋白質(zhì)位于脂質(zhì)內(nèi)。這個導(dǎo)電傳感平臺可以在蛋白質(zhì)被激活時進行電子讀數(shù),能夠測試分子是否以及如何與細胞膜中的蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 在概念驗證研究中,研究人員創(chuàng)建的無細胞傳感平臺將模型蛋白質(zhì)直接合成到人造膜中。由于傳感器的組件是透明的,研究人員可使用光學(xué)技術(shù),例如在激活時發(fā)出熒光的工程蛋白質(zhì),通過顯微鏡研究基本原理,并觀察細胞過程中的蛋白質(zhì)本身發(fā)生了什么。他們還可記錄電子活動,通過巧妙的電路設(shè)計了解蛋白質(zhì)的功能。 |