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Posted in | Nanoelectronics

科學家發現,成千上萬的細菌細胞膜蛋白能夠組裝成集群

Published on July 6, 2009 at 8:51 PM

自組裝和自組織系統,納米技術的聖杯,但性質已生產了數百萬年這樣的系統。一組科學家已經採取了成千上萬的細菌膜蛋白是如何能夠組裝成集群,選擇在自己的環境中的化學品直接細胞運動的獨特的外觀。他們的研究結果如何在生物系統中複雜的定期模式可以生成和修復提供了有價值的見解。

揚 Liphardt,體育生物科學部,LED,顯示成千上萬的細菌膜蛋白是如何能夠組裝成集群,直接細胞運動,選擇在自己的環境中的化學品的研究。結果不僅提供了多麼複雜的定期模式有價值的見解,但也可能在製造納米器件和納米電子電路的發展提供指針。

Liphardt,“揚說:”這是沒有引起廣泛的重視,複雜的定期模式,從簡單的機制可以自發地出現,但可能是這裡發生了什麼事,誰領導了這項研究的生物物理學家。

Liphardt擁有一個共同任命伯克利實驗室的體育生物科學部和加州大學伯克利分校的物理系。一文的主要作者,現在他是在科學公共圖書館上線,題為:“大腸桿菌趨化網絡的自組織與超高分辨率光學顯微鏡成像”共同創作的紙與 Liphardt德里克松濤安麥克沃伊,哈日繳費,加文克魯克斯,斯內德 Wingreen和埃里克Betzig。

細胞的生存的關鍵是在其關鍵部件的方式 - 蛋白質,脂類,核酸等 - 排列。細胞茁壯成長,必須優化組織這些組件各自的活動,也為後代的細胞重現。真核細胞中功能不同的亞細胞的結構,如膜結合細胞器和蛋白質的運輸系統,其複雜的組織是顯而易見的。不過,也有複雜的空間組織,將在原核細胞,如桿狀細菌如大腸桿菌,發現。

“至今仍有點神秘的細菌是如何能夠組織和空間分隔他們的內飾和膜,說:”Liphardt。 “生化相同的兩個細胞可以有很不同的行為,取決於其空間組織。隨著新技術,如棕櫚油,我們可以看到究竟是如何被組織細胞和生物功能與空間組織。“

Palm和趨化網絡

在掌心技術,靶蛋白都貼有標籤,熒光激活時,由弱紫外線。 ,通過保持足夠低,有鑑於此的強度,研究人員可以photoactivate個別蛋白質。

“由於個別蛋白質成像一次,我們可以本地化和算來,然後計算所有的蛋白質組裝成一個複合,高精度圖像的位置,說:”Liphardt。 “與其他技術,我們觀察大集群或觀察單個蛋白質之間進行選擇。與 Palm,我們可以檢查一個單元格,看到單一的蛋白質,蛋白質二聚體,等等,所有的方式包含數千種蛋白質的大型集群。這使我們看到了集群內的​​單個蛋白的相對組織,並在同一時間看到一個集群是如何安排。“

Liphardt和他的同事們對 PALM技術應用到大腸桿菌趨化網絡的信號蛋白,它直接靠近或遠離醣類,氨基酸和其他許多可溶性分子,細菌的運動,在應對環境線索。大腸桿菌趨化網絡是最​​好理解所有的生物信號系統,並為研究細菌的空間組織模式,因為它的組件顯示一個非隨機的,分佈在細胞膜定期的之一。

“趨化蛋白的大量細菌細胞的兩極,本地化的感覺綜合體集群,Liphardt說。” “我們希望了解如何將這些簇的形式,控制它們的大小和密度,以及如何,集群的細胞中的位置是強勁生長和分裂的細胞維持。”

採用 Palm,Liphardt映射到中央趨化信令網的三種蛋白質在細胞的位置和他的同事 - 一個 15納米的平均精度 - 焦油,崔泰源和咀嚼。他們發現,簇大小分佈沒有一個尺寸“的特點。”例如,三分之一的焦油蛋白是規模較小的橫向集群和大型極地集群的一部分。蜂窩超過一百萬個人確定他們不是積極分佈或附著在細胞內特定地點的326細胞蛋白質的相對位置分析,推測了。

“,而是”說 Liphardt,“隨機的橫向擴散的蛋白質和蛋白質 - 蛋白質相互作用可能足以產生所觀察到的複雜的,責令模式。這個簡單的隨機自組裝機制,它可以創建和維護生物細胞膜骨架不直接參與或主動運輸的週期性結構,可能被證明是在原核和真核細胞的廣泛。“

Liphardt和他的研究小組正在申請棕櫚信號複合物在真核生物膜多麼普遍的性質是隨機的自組裝。鑑於,生物系統是大自然的版本的納米技術,在示範,隨機自我的大會,是能夠組織成複雜和重複性的圖案數千種蛋白質擁有一個在納米技術應用廣泛的範圍內,包括在納米器件的製造和納米電子的發展的承諾電路。

這項工作是由美國能源部科學辦公室,能源生物科學計劃,斯隆和塞爾基金會和美國國立衛生贈款研究院。

伯克利實驗室,位於美國加州大學伯克利分校,的美國能源部國家實驗室的一個部。它進行非保密科學研究,是由加州大學管理。訪問我們的網站 www.lbl.gov

Last Update: 5. October 2011 17:33

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