科技日報北京2月9日電 （記者張夢然）美國康奈爾大學工程學院開發(fā)出一種能模擬細胞膜的特性并提供電子讀數(shù)的合成生物傳感器。該研究近日發(fā)表在美國化學會《ACS合成生物學》雜志上，其有助于更好地了解細胞生物學、開發(fā)新藥以及在芯片上創(chuàng)建“感覺器官”。

　　細胞膜內(nèi)的蛋白質(zhì)是細胞功能的“守門人”，具有許多重要功能，包括與環(huán)境交流、催化化學反應(yīng)以及跨膜移動化合物和離子。當膜蛋白受體被激活時，帶電離子穿過膜通道，觸發(fā)細胞功能。例如，當來自神經(jīng)的信號指示帶電的鈣離子通道打開時，大腦神經(jīng)元或肌肉細胞就會放電。

　　該研究使用合成生物學方法重建細胞膜及其嵌入的蛋白質(zhì)，創(chuàng)造了一種生物傳感器。它以一種柔軟且易于使用的導電聚合物為起點，在支撐物之上充當電路并由計算機監(jiān)控。形成膜的一層脂質(zhì)分子位于聚合物的頂部，目標蛋白質(zhì)位于脂質(zhì)內(nèi)。這個導電傳感平臺可以在蛋白質(zhì)被激活時進行電子讀數(shù)，能夠測試分子是否以及如何與細胞膜中的蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

　　在概念驗證研究中，研究人員創(chuàng)建的無細胞傳感平臺將模型蛋白質(zhì)直接合成到人造膜中。由于傳感器的組件是透明的，研究人員可使用光學技術(shù)，例如在激活時發(fā)出熒光的工程蛋白質(zhì)，通過顯微鏡研究基本原理，并觀察細胞過程中的蛋白質(zhì)本身發(fā)生了什么。他們還可記錄電子活動，通過巧妙的電路設(shè)計了解蛋白質(zhì)的功能。

　　研究人員稱，這是利用跨膜蛋白的無細胞合成生物傳感器的第一個范例。他們將不必在細胞中生長蛋白質(zhì)，然后再將它們嵌入膜平臺。相反，他們可直接從DNA進行合成。

　　有了這樣的系統(tǒng)，對與疾病有關(guān)的特定蛋白質(zhì)感興趣的藥物化學家，可以將潛在的治療分子流過該蛋白質(zhì)以觀察它的反應(yīng)；希望創(chuàng)建環(huán)境傳感器的科學家也可在平臺上放置敏感蛋白質(zhì)，對化學物質(zhì)或污染物進行檢測。

　　【總編輯圈點】

　　用鼻子去聞、用舌頭去嘗，看似簡單的動作中，離子通道就啟動了。科學家們現(xiàn)在可在人們聞到某種東西時提取被激活的蛋白質(zhì)，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化到電子系統(tǒng)里，去感知以往化學傳感器根本無法檢測到的東西。與此同時，新傳感器為藥理學開辟出一條路徑：如何制造非阿片類止痛藥？如何開發(fā)阿爾茨海默及帕金森病治療藥？利用細胞膜蛋白的相互作用，我們可能有截然不同的思路誕生。