最近發(fā)表在《國家科學(xué)評論》雜志上的一項研究展示了活細胞核中量子點(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。
在對哺乳動物細胞中量子點合成的研究中，發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽(GSH)處理增強了細胞的還原能力。生成的量子點并非均勻分布在細胞內(nèi)，而是集中在特定區(qū)域。通過一系列的實驗，證實這個區(qū)域確實是細胞核(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胞核中量子點合成的分子機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GSH 發(fā)揮著重要作用。細胞核上有一種GSH轉(zhuǎn)運蛋白Bcl-2，它將GSH大量轉(zhuǎn)運到細胞核內(nèi)，增強細胞核內(nèi)的還原能力，促進Se前體的生成。同時，GSH還可以暴露蛋白質(zhì)上的硫醇基團，為Cd前體的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。這些因素的結(jié)合最終使得量子點能夠在細胞核中大量合成。
龐教授表示：“這是一個令人興奮的結(jié)果;這項工作實現(xiàn)了亞細胞水平上活細胞中量子點的精確合成。”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)活細胞合成有機分子。我們很少看到無機功能材料的活細胞合成。我們的研究不涉及復(fù)雜的基因改造;它只需調(diào)節(jié)細胞內(nèi)GSH的含量和分布，即可實現(xiàn)細胞器內(nèi)無機熒光納米材料的靶向合成。這解決了合成生物學(xué)在無機材料合成方面的缺陷。”
雖然細胞內(nèi)有機材料的合成在生物合成領(lǐng)域仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，但這項研究無疑為合成生物學(xué)中無機材料的合成鋪平了道路。龐教授表示：“我們的每一次進步都是一個新的起點。我們堅信，在不久的將來，我們可以利用細胞合成來生產(chǎn)納米藥物，甚至是特定細胞器中的納米機器人。此外，我們可以將細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌壖毎?，使它們能夠做一些難以想象的事情。”
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