細胞內的分子聚集有利于基因表達

　　活細胞內部是個擁擠的場所，各種及其他大分子緊緊擠在一起。據物理學家組織網7月14日報道，最近，美國卡內基·梅隆大學一個研究小組利用人造細胞系統，對這些聚集在一起的分子進行了近似研究，發現這種緊密聚集有利于基因表達過程，尤其是在其他條件不理想的情況下。這一發現有助于合成生物學家將來開發出人造細胞，用于藥物遞送、生物燃料生產和生物傳感器研制等。相關論文發表在最近的《自然·納米技術》雜志上。

　　各種分子在細胞內的聚集，與人群的聚集沒有太大不同。論文第一作者、該校蘭恩計算生物學中心博士后研究員譚志明(音譯)解釋說，如果一間屋子里只有少數人，聚攏一處或分散獨立都很容易;但在一個擁擠的屋子里，想要四處移動就很困難，個體之間就容易更長時間地保持近距離。在細胞內也是如此，如果細胞內的空間很擁擠，兩個分子結合在一起的情況就會增加。

　　“在學習怎樣制造人造細胞方面，我們還處于剛剛起步階段。”譚志明說。目前，在合成生物系統大部分研究是以化學溶液為基礎，而這與分子聚集無關。大分子聚集是天然細胞的一個關鍵特征，通過體積排斥效應而影響生化動力學，減少擴散率而增加大分子的結合率。

　　為了模仿擁擠的細胞內環境，研究人員用了多種不同數量的聚合物，以檢測它們在不同密度水平下的效果。結果發現，密集的環境使基因轉錄變得對環境缺乏敏感。當他們改變鎂、銨和亞精胺(一種能調節大分子穩定性和結合能力的化學物質)的密度時，低密度環境下基因表達的擾動變化比在高密度環境下更大。

　　論文中指出，該研究證明大分子聚集會把生物線路和人造細胞納米系統中的細胞成分結合在一起，從而增加了基因表達的穩定性。研究人員認為，這些發現有助于理解細胞是如何適應分子聚集現象的，哪些是進化過程中保留下來的，而這些理解可能指導合成生物學家將來開發出人造細胞，用于藥物遞送、生物燃料生產和生物傳感器等。

　　譚志明說：“人造細胞在藥物遞送、生物治理和細胞計算等方面都有著巨大的應用潛力。我們的發現側重于科學家怎樣才能利用天然細胞的功能機制，使其在合成細胞系統和人造與天然細胞混合系統中發揮優勢。”