Ученые используют белок, РНК, чтобы сделать полые сферические вкладыши везикулы

С помощью белков и РНК, ученые создали полые сферические вкладыши известный как везикулы.

Эти пузыря-как существ, которые образуют спонтанно, когда конкретные белков и молекул РНК смешаны в водном буферном растворе — потенциал как биологический отсеки. Они могут служить альтернативой традиционным везикулы, которые сделаны из нерастворимых в воде органических соединений, называемых липидами, говорят исследователи.

«Наше открытие имеет далеко идущие последствия, от понимания фундаментальной клеточной биологии, позволяющие максимально биотехнологии, например, для адресной доставки лекарственных средств или выпуск пестицидов», — говорит Прия Банерджи, кандидат экономических наук, доцент кафедры физики в университете в Буффало, колледж искусств и наук. «Эти полые сферы, выглядят и ведут себя как классические липидных везикул, которые люди используют в биоинженерии приложений в течение многих лет, с важным исключением: они не сделали липидов.»

«Из-за полой структуры, напоминающие липидных везикул, можно представить себе потенциально увлекательное приложение, где белка-РНК везикулы отправляется в клетки к проведению аварийно-спасательных миссий, выпустив биомолекул или изменение местных субклеточных среде», — говорит Давид Potoyan, кандидат юридических наук, доцент кафедры химии Университета штата Айова. «Еще одна причина, чтобы быть рады, что эти везикулы формируются спонтанно из природных белков и нуклеиновых кислот, которые могут помочь избежать проблем токсичности, которые могут быть замечены в других полимеров, предназначенных для имитации липидных везикул.»

Полученные результаты были опубликованы 22 июня в Трудах Национальной академии наук.

Банерджи и Potoyan руководил проектом, вместе с Ибрахим Alshareedah, УБ физика-аспиранта, и Махди Мухаммад Муса, к. м. н., УБ физика докторов ученого, который делал эксперименты; и Muralikrishna Раджу, к. м. н., штата Айова химии докторской ученый, который проводится компьютерное моделирование.

Чтобы сделать микронных пузырьков, ученые смешали естественным катионных белков с РНК в водном буферном растворе. В какой-то концентрации, белков и молекул РНК объединяются для получения капель жидкости, похожее на шарики из масла, плавающие в воде. Но в других концентрациях белка и РНК, а не пришли вместе, чтобы сформировать пузырь, как пузырьки.

В рамках исследования, команда также определила условия, при которых каждый тип формы структуры. Эксперименты и моделирование показали, что белок-РНК комплексов сливаются спонтанно и удерживаются вместе из-за слабого электростатического притяжения, отталкивания, взаимодействия и цепочки энтропии. Тонкий баланс этих сил определяет жидких капель или полые пузырьки будут образовываться, говорят исследователи.

«Мы утверждаем, что существует компромисс между этими силами», — говорит Банерджи. «Когда у вас слишком много отвращения, белков и молекул РНК разделиться. Но когда вы балансируете эти сложные силы, вы видите стабилизации различных структур, капель жидкости или полые конденсатов.»

Узнав принцип, как формируются везикулы, команда создала похожие полых капель с помощью других блоков, таких, как полипептиды и синтетических полимеров, демонстрируя, что полученные результаты могут иметь широкое применение.

«Мы также отметили, что подобные липидов-свободные везикулы могут образовываться при многих белков и РНК миметики,» Муса говорит. «Умение выбирать из большого пула миметики позволит настраиваемый биотехнологического применения этих собраний.»

УБ подал предварительную заявку на патент для липид-бесплатный белок-РНК везикул и способы получения везикул.

Новое исследование позволило с прошлой работы Банерджи на белок-РНК комплексов, которые ориентированы на получение жидких капель из белков и молекул РНК.

В одном эксперименте, «когда мы добавили больше РНК в каплях, сразу эти отсеки, эти красивые пузыря-как структуры, формирующийся внутри этих капелек,» Банерджи напоминает. «Но это не было стабильным, и он ушел через несколько минут.»

Любопытно, что наблюдения привели его команды, чтобы начать расследование, как создать полых структур и сохранить их нетронутыми в течение более длительных периодов, которые в новом исследовании достигает. Исследования как жидких, так и полых капель может привести к улучшению понимания того, как подобные отсеки спонтанно образуют внутри клетки человека, — говорит Банерджи.

Одним интригующим аспектом исследования является формирование везикулярное геометрии, напоминающие мембраны, возникающие из белков и молекул РНК, ученые говорят. Липиды являются популярным строительным материалом для биологических мембран, однако новое исследование говорит о том, что другие возможности могут существовать для создания мембраны-как барьеры в биологических системах, которые ранее были не известны, — говорит Банерджи. Будущие исследования могли бы рассмотреть вопрос о том, как клетки могут использовать белок-РНК мембран к выполнению определенных биологических функций.

сделать разницу: спонсорские возможности