细胞“手”促进药物设计

近日，《自然—材料学》报道，英国伦敦帝国理工学院等机构的研究者发现了一种重要蛋白——Syndecan-4触发疾病发展重要路径和响应自身外部运动的重要机制。该研究将对细胞和发育生物学领域产生直接影响，为癌症的治疗提供新的研究途径和药物靶标。

这种被称为Syndecan-4的蛋白质通常与被称为整合素的细胞膜蛋白结合在一起，形成了突出的“手”状结构，可以感知细胞外部环境，并将信号转换为改变细胞内部状况的生化信息。Syndecan-4几乎存在于每个人类细胞中，因其在心血管疾病中的作用而被人们所知。

此次研究中，研究者发现激活Syndecan-4会触发一条在疾病发展中起关键作用的分子路径，主要涉及一种被称为“yes相关蛋白”的细胞蛋白，引发一些典型的癌症标志行为，例如降低凋亡使细胞发生癌变、控制血管发育供给肿瘤生长。此外，研究还发现Syndecan-4通过在细胞骨架中产生张力，帮助细胞对自身外部的运动作出反应，使细胞变硬，激活一种名为PI3K的酶，该酶也参与调节癌症的典型特征。

研究者表示，该研究的重要意义表现在三个方面，首先，细胞与环境的相互作用方式可以指导人们设计组织并模仿人体器官进行药物设计，Syndecan-4将在其中发挥重要作用；第二，由于Syndecan-4几乎在所有细胞中都有表达，该研究发现的机制可以用来改变许多疾病和生物学过程；第三，对细胞机械传感的更好理解为开发针对癌症和纤维化等疾病的治疗方法提供了可能性。（吴晓燕）

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https://doi.org/10.1038/s41563-019-0567-1

人造细胞器构建分子工厂

近日，《尖端科学》报道，瑞士巴塞尔大学的研究人员成功开发出模仿自然的分子工厂。研究者将人造细胞器装入细胞囊泡中，注射到动物模型体内，这些分子工厂能保持完整并发挥功能，并且没有任何毒副作用。

在天然细胞内部的生物工厂中，生命分子被合成组装需要多个细胞器协同作用，在细胞器小隔间内或之间发生着各种各样的化学反应。从理论上来说，人类可以通过制造这些细胞器来模拟自然细胞生产所需的分子或药物。

此次，研究者成功实现了这种假设。研究人员首先设计人造细胞器，在柔软的合成胶囊中装载酶，并在胶囊中加入类似“门”的膜蛋白，这些“门”允许参与酶反应的分子进入和离开胶囊。然后，研究者将人造细胞器放入天然细胞，经刺激后，细胞会产生微米大小的囊泡，具有细胞膜和细胞质的囊泡包裹着人造细胞器，成为一个新的分子工厂。研究人员将分子工厂注入斑马鱼的胚胎中，人造细胞器中的酶发生催化作用，产生了所需的化合物。同时，注射外源的分子工厂并没有损害动物细胞的生存能力。

该研究迈出了在实验室或生物体中制造人造细胞的重要一步。（吴晓燕）

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https://doi.org/10.1002/advs.201901923

可协调无机催化和生物催化的人造细胞

近日，《自然—通讯》报道，英国布里斯托大学和意大利帕多瓦大学研究者使用合成催化剂和天然酶的组合物，制备了能够同时产生氧气和传递化学信号的人造细胞。

从药物合成到塑料生产，催化剂是许多工业过程的基础。催化剂有多种形式，例如无机纳米颗粒、有机液体和酶制剂等，并且可以通过固定化处理来提高其性能。这次，国际研究小组尝试使用两种不同类型的催化剂来开发一种新型人造细胞。

在该研究中，在生物激发的钌基聚氧金属酸盐催化剂的存在下，聚合物/核苷酸共渗微滴被重新配置，形成膜结合的聚氧金属酸盐共渗囊泡，产生具有过氧化氢样活性的合酶原细胞。另外，天然酶辣根过氧化物酶被放入原细胞内，因此合成催化剂和生物酶在竞争溶液中存在的过氧化氢。研究者利用两种催化剂的拮抗作用，在分散于溶液中的人工原始细胞群落成员之间实现了基本的化学信号通路。

研究者表示，由于钌基催化剂在生物启发性催化方面具有巨大潜力，因此合酶原细胞群落可以朝着基于光激活的合成代谢网络迈出重要一步。该研究还验证了一种具有多功能活性的新型催化微室，向开发原始细胞反应网络迈出了一步。（吴晓燕）

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https://doi.org/10.1038/s41467-019-13759-1