1月14日，記者從華南理工大學(xué)獲悉，該校生物科學(xué)與工程學(xué)院教授蔣凌翔/朱偉團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，研究發(fā)現(xiàn)“液-固復(fù)合體”——選擇性分子傳輸與動態(tài)重構(gòu)的新途徑。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
核孔復(fù)合體是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間進(jìn)行物質(zhì)交換的關(guān)鍵通道，它們控制著核質(zhì)交通，允許某些分子通過，同時阻止其他分子的無序擴(kuò)散。核孔復(fù)合體在細(xì)胞功能中扮演著至關(guān)重要的角色，它們不僅調(diào)節(jié)物質(zhì)的進(jìn)出，還參與信號傳導(dǎo)和基因表達(dá)的調(diào)控。盡管核孔復(fù)合體的重要性已被廣泛認(rèn)識，但在模擬核孔復(fù)合體的固相孔道中實(shí)現(xiàn)選擇性滲透仍然是一個未被充分探索的領(lǐng)域。
現(xiàn)有的核孔復(fù)合體模擬物，如基于FG重復(fù)序列的蛋白質(zhì)凝膠，雖然能夠模擬核孔復(fù)合體的選擇性通透性，但它們在動態(tài)響應(yīng)和自愈能力方面存在限制。此外，這些模擬物通常難以在單分子尺度上精確調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與酶活性之間的平衡。
受核孔復(fù)合體啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了具有可調(diào)節(jié)通透性的“液-固復(fù)合體”。他們展示了在19種液-固體系和5種孔道類型中普遍存在的CPC形成，其中毛細(xì)管力驅(qū)動液滴自發(fā)吸入孔道中。“液-固復(fù)合體”通過形成流體網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)客體分子的通透性，模仿核孔復(fù)合體的選擇性。與核孔復(fù)合體模擬物的固相結(jié)構(gòu)受到空間固定限制不同，“液-固復(fù)合體”作為液態(tài)結(jié)構(gòu)具有動態(tài)自愈和快速相變的特性，分別用于通透性的恢復(fù)和調(diào)節(jié)。
該研究的核心在于，液滴與孔道的結(jié)合形成了一種新型的選擇性通透屏障，這種屏障能夠根據(jù)客體分子與液滴的親和力來調(diào)節(jié)通透性，類似于核孔復(fù)合體的篩選機(jī)制。此外，研究團(tuán)隊(duì)還合成了類似核轉(zhuǎn)運(yùn)受體的結(jié)合載體，以提高目標(biāo)貨物的通透性。更重要的是，“液-固復(fù)合體”的液態(tài)特性：“動態(tài)自愈和顯著的相變能力”是固態(tài)結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)固膜受損形成泄漏孔時，液滴可以填充新穿孔的開口并恢復(fù)通透性。孔內(nèi)的液滴可以顯著響應(yīng)環(huán)境線索，通過向溶解或固態(tài)轉(zhuǎn)變，使“液-固復(fù)合體”從半透性轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放或封閉狀態(tài)。
該突破性成果不僅為開發(fā)基于合成液滴和生物分子凝聚體的核孔復(fù)合體模擬物提供了新的思路，而且為液基核孔復(fù)合體模擬物的動態(tài)調(diào)控和選擇性分子傳輸提供了新的策略，有望在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和納米技術(shù)等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54510-9
本文鏈接：研究發(fā)現(xiàn)“液-固復(fù)合體”分子傳輸與動態(tài)重構(gòu)途徑http://www.lensthegame.com/show-11-16371-0.html
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