Nat Chem | 化学所乔燕团队开发了一种新型"人工细胞" - 自组装MOF多孔膜构筑复杂拟细...

iNature · 公众号 · · 2025-06-08 09:46

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在线发表题为 “Interfacial assembly of biomimetic MOF-based porous membranes on coacervates to build complex protocells and prototissues ” 的研究论文，该研究基于仿生MOF的多孔膜在凝聚层上的界面组装，以构建复杂的原细胞和原组织。

在合成生物学、生物工程和生命起源研究领域，追求创造具有真实结构和功能的合成细胞是一个相当大的挑战。被称为原细胞的动态微室化实体，包括囊泡、聚合物组、蛋白质组、胶体囊、乳液滴和衣壳，被设计用于模仿细胞模拟行为，如细胞生长、分裂、运动、通讯和酶代谢。除了膜封闭的合成细胞外，液-液相分离产生的无膜凝聚层微滴已被广泛探索为研究生命起源的原细胞模型。这些无膜微室包含液态微相，能够富集生物分子，形成化学梯度，并限制复杂的生化反应。凝聚的研究也受到细胞内无膜细胞器或生物分子冷凝物的存在的推动，它们充当细胞内储存和信号传导的活性或抑制中心。

与膜结合的原细胞不同，无膜凝聚层已经证明了从周围环境中隔离多种分子的能力。然而，它们对生物分子富集的选择性相对较低。此外，凝聚层微滴倾向于聚结以最小化界面能，这使得难以以接触模式发育原组织或通信原细胞。因此，设计能够从其环境中选择性招募生物分子的稳定原细胞凝聚层非常重要。为了实现这一目标，已经开发了多种膜化方法，使用脂肪酸、磷脂、嵌段共聚物、蛋白质-聚合物偶联物、多糖、纳米颗粒和细胞碎片。尽管取得了这些进展，但在开发基于凝聚层的原细胞方面仍然存在相当大的挑战，这些原细胞可以在不同尺度上组织生物分子，实现生物分子、生物相互作用和生化反应的定位。在生物学中，细胞已经进化出用于调节生物分子组织的分层复杂结构，例如用于蛋白质定位的细胞内细胞器和用于容纳膜蛋白的质膜。然而，自下而上制造结合膜蛋白仿生定位的原细胞凝聚层仍然是一个未实现的目标。