基于蛋白质囊泡的生命功能组装体研究进展

发布者:宋珊珊发布时间:2021-09-23浏览次数:123

在自然界中,细胞是一切生物体结构和功能的基本单位,对细胞及组织器官的人工模拟构筑及功能整合是近年来超分子组装领域重要研究内容之一。目前,通过生命功能组装,构建基于磷脂、聚合物、以及无机纳米粒子等系列人工细胞研究工作,不仅为当今自然科学尚未解决的重大科学难题之一生命的起源提供新的化学研究视角,也为进一步实现无生命组装体材料朝向生命组装体材料的跨越提供了重要理论基础。

黄鑫教授课题组应Wiley旗下Advanced Materials期刊主编邀请,撰写题为 Bioinspired Protein-Based Assembling: Toward Advanced Life-LikeBehaviors综述,详细论述了基于蛋白质囊泡的生命功能组装领域的研究进展,并于近期在线发表(Adv. Mater. 2020, 32, 2001436)。


黄鑫课题组一直致力于生命功能组装体的研究。近年来,以生物大分子蛋白质为主要构筑基元,首次提出了蛋白质囊泡Proteinosome)的概念及其构筑方法(Nature Communications2013, 4, 2239; J. Am. Chem. Soc.2014, 126, 9225)。采取自下而上的策略,提出了多种组装策略成功推进发展了基于蛋白质囊泡的人工细胞体系,包括基于膜表面的催化代谢反应、膜结构多样性进化、核内绿色荧光蛋白质的表达、囊泡的生长、融合、凋亡、酶催化驱动的可逆收缩振荡等功能行为构筑(Chem. Rev. 2016 116, 1053-1093;Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7095-7100; Angew. Chem. Int. Ed 2019, 58,7992-7996; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3992–3995; Angew. Chem. Int. Ed 2020, 59, 16953–16960)。该综述总结了近年来基于蛋白质的生命功能组装研究现状,详细讨论了蛋白质囊泡的组装机理,以及基于膜和内核两部分区域朝向活体细胞行为和功能的设计构建。总结了人工细胞种群之间的共生、内吞、捕获等交流行为,以及基于人工细胞朝向人工组织器官的高阶组装构筑。此外,还总结了基于蛋白质囊泡的生命功能组装这一研究领域存在的重要问题和科学挑战,并对将来的发展趋势和前景进行了展望。


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