中国古钱币状磷脂组装体用于构建人工细胞器

中国是使用金属货币最早的国家，货币种类很多，其中圆形方孔的古钱币最为普及。那么，你会想到这种形态竟然能用生物分子组装而成吗？近日，哈尔滨工业大学韩晓军教授（点击查看介绍）课题组通过精确控制磷脂分子的冷却速率，制备了一种圆形方孔的磷脂组装体，并将其用于构建类细胞器结构，研究细胞内的物质运输。

作为生物膜的组分，磷脂分子在细胞的生命活动中起着重要作用。它们的组装体形态各异，包括囊泡、磷脂管、磷脂锥和磷脂片等结构。细胞内细胞器之间的物质运输通常采用囊泡运输以及膜融合的方式进行，这种现象的体外模拟是一个巨大的挑战。韩晓军教授团队以磷脂（DPPC）为基本组装单元，通过调节溶液极性和结晶速度，成功制备出圆形方孔的磷脂片结构。发现温度对磷脂的组装过程及最终状态有重要影响。将圆形方孔磷脂片分散在纯水溶液中可构建出囊状堆叠结构。这种囊状堆叠组装体与高尔基体、粗面内质网等细胞器结构类似。其内部可装载酶分子，可发生生化反应，故将这类磷脂囊状堆叠结构定义为人工细胞器。载有葡萄糖氧化酶(GOx)的磷脂囊泡可通过静电作用与含有辣根过氧化物酶(HRP)的人工细胞器发生融合反应，将葡萄糖氧化酶传送到人工细胞器中。外部葡萄糖分子进入人工细胞器后在葡萄糖氧化酶的作用下生成过氧化氢，过氧化氢在HRP的作用下将Amplex Red氧化生成红色的试卤灵分子。人工细胞器中的这些酶的级联反应证实了囊泡运输的有效性。

中国古钱币状的磷脂组装体丰富了磷脂组装体的种类，由其制备而成的人工细胞器具有与真实细胞器相似的堆叠结构，利用其在体外模拟了细胞器之间的物质运输过程。该工作为构建拥有更加复杂功能的细胞器，以及在网络层面研究细胞器之间的物质交流奠定了基础。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是哈尔滨工业大学博士研究生李超。

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Phospholipid Self-assemblies Shaped Like Ancient Chinese Coins for Artificial Organelles

Chao Li, Qingchuan Li, Zhao Wang, Xiaojun Han*

Anal. Chem., 2020, 92, 6060-6064, DOI: 10.1021/acs.analchem.0c00430

韩晓军教授简介

英国皇家化学会会士、教育部化工类专业教学指导委员会委员、新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年科学基金获得者。长期从事磷脂分子组装构建人造细胞领域研究，在人工细胞膜、人工细胞器、具有复杂功能的人造细胞及人工组织等方面取得了系列高水平研究成果。迄今在Nat. Commun.,JACS, Adv. Mater. 等刊物上发表了100多篇相关SCI论文，获得黑龙江省科学技术奖1项；独立撰写“十二五”国家重点图书规划专著1 部，受邀在国内外学术会议上做主题/邀请报告60余次。

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