Μια πρωτοποριακή μελέτη που διεξήχθη από επιστήμονες του Πανεπιστημίου Nankai αποκάλυψε έναν νέο τρόπο συλλογής κβαντικών κουκκίδων μέσα στους πυρήνες των ζωντανών κυττάρων. Αυτή η τεχνολογία, η οποία εκμεταλλεύεται τις φυσικές διεργασίες του κυττάρου με τη γλουταθειόνη, ανοίγει το δρόμο για προηγμένες εφαρμογές στη συνθετική βιολογία, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής νανοϊατρικής και των νανορομπότ, επιτρέποντας την ακριβή σύνθεση ανόργανων υλικών σε υποκυτταρικό επίπεδο.
Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Εθνική Επιθεώρηση Επιστημών Επιδεικνύει τη δομή των κβαντικών κουκκίδων (QDs) στον πυρήνα των ζωντανών κυττάρων. Η έρευνα διεξήχθη από τον Δρ. Hu Yusi, τον αναπληρωτή καθηγητή Wang Zhigang και τον καθηγητή Pang Daiwen του Πανεπιστημίου Nankai.
Κατά τη μελέτη της σύνθεσης των QDs σε κύτταρα θηλαστικών, διαπιστώθηκε ότι η θεραπεία με γλουταθειόνη (GSH) ενίσχυσε την οξειδοαναγωγική ικανότητα των κυττάρων. Τα QD δεν κατανεμήθηκαν ομοιόμορφα μέσα στο κύτταρο αλλά συγκεντρώθηκαν σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Μέσα από μια σειρά πειραμάτων, επιβεβαιώθηκε ότι αυτή η περιοχή είναι όντως ο πυρήνας του κυττάρου (όπως φαίνεται στο σχήμα). «Αυτό είναι πραγματικά εκπληκτικό, σχεδόν απίστευτο», είπε ο Δρ Χου.
Κατανόηση των μοριακών μηχανισμών
Ο Δρ Hu και ο μέντοράς του καθηγητής Pang προσπάθησαν να αποσαφηνίσουν τον μοριακό μηχανισμό της σύνθεσης κβαντικών κουκκίδων στον κυτταρικό πυρήνα. Έχει βρεθεί ότι η GSH παίζει σημαντικό ρόλο. Μια πρωτεΐνη μεταφοράς GSH, η Bcl-2, βρίσκεται στον πυρήνα, η οποία μεταφέρει την GSH στον πυρήνα σε μεγάλες ποσότητες, ενισχύοντας την ικανότητα μείωσης εντός του πυρήνα και προάγοντας τη δημιουργία προδρόμων Se. Εν τω μεταξύ, η GSH μπορεί επίσης να εκθέσει τις ομάδες θειόλης των πρωτεϊνών, δημιουργώντας ευνοϊκές συνθήκες για την παραγωγή προδρόμων καδμίου. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων επιτρέπει τελικά την άφθονη σύνθεση κβαντικών κουκκίδων στον πυρήνα του κυττάρου.
Από αριστερά προς τα δεξιά, φθορίζουσες εικόνες των κβαντικών κουκκίδων, φθορίζουσες εικόνες της χρωστικής που χρωματίζει τους πυρήνες και ο συνδυασμός των δύο. Αυτό το σχήμα δείχνει ότι με τη θεραπεία με GSH, φθορίζοντα QD εμφυτεύθηκαν στον πυρήνα των ζωντανών κυττάρων. Se' σημαίνει Na2SEO3; Cd' σημαίνει CdCl2. Πίστωση: China Science Press
«Αυτό είναι ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα αυτή η εργασία επιτυγχάνει την ακριβή σύνθεση των κβαντικών σημείων σε ζωντανά κύτταρα σε υποκυτταρικό επίπεδο», είπε ο καθηγητής Pang «Η έρευνα στον τομέα της συνθετικής βιολογίας επικεντρώνεται κυρίως στη σύνθεση οργανικών μορίων σε ζωντανά κύτταρα. Γενετική Η μελέτη μας δεν περιλαμβάνει σύνθετες γενετικές τροποποιήσεις ανόργανων φθοριζόντων νανοϋλικών σε κυτταρικά οργανίδια ρυθμίζοντας απλώς το περιεχόμενο και την κατανομή της GSH μέσα στο κύτταρο.
Ενώ η σύνθεση οργανικών υλικών στα κύτταρα εξακολουθεί να είναι διαδεδομένη στον τομέα της βιοσύνθεσης, αυτή η έρευνα αναμφίβολα ανοίγει το δρόμο για τη σύνθεση ανόργανων υλικών στη συνθετική βιολογία. «Κάθε πρόοδος που κάνουμε αντιπροσωπεύει ένα νέο σημείο εκκίνησης», εξέφρασε ο καθηγητής Pang «Πιστεύουμε ακράδαντα ότι στο εγγύς μέλλον, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σύνθεση των κυττάρων για την παραγωγή νανοφαρμάκων ή ακόμη και νανορομπότ σε συγκεκριμένα οργανίδια κύτταρα, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να κάνουν ασύλληπτα πράγματα.
Αναφορά: «In situ σύνθεση κβαντικών κουκκίδων στον πυρήνα των ζωντανών κυττάρων» από τους Yusei Hu, Zhigang Wang, Haohao Fu, Quanzhengzhou, Wen Shengkai, Shiguang Shao, Xu-Lin Liu και Dai Wenbang, 12 Ιανουαρίου 2024, Εθνική Επιθεώρηση Επιστημών.
doi: 10.1093/nsr/nwae021
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”