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科学家通过DNA砖辅助离心对大小不同的亚150nm以下脂质体进行分选
2021-04-09 16:29:28

  DNA修复缺陷常常导致神经发育和神经退行性疾病强调了DNA修复在长寿中的特殊重要性有丝分裂后神经元。细胞基因组受到持续不断的攻击内源性DNA损伤,但令人惊讶的是,很少有人知道的身份累积在神经元中的病变以及它们是否在整个过程中累积基因组或特定基因座。

  基于此,杨扬教授,吴振勇教授在《Nature》发表了题为“Sorting sub-150-nm liposomes of distinct sizes by DNA-brick-assisted centrifugation”的文章来该研究团队表明这些均匀、防漏的脂质体是以前所未有的分辨率研究膜曲率如何影响外周(ATG3)和整体(SNARE)膜蛋白活性的理想底物。与传统方法相比,该研究团队的分选技术代表了一种实现优异的脂质体大小均匀性的简化过程,这有利于膜生物学的研究。



  囊泡——被膜包裹的微小液体泡——在细胞和细胞外空间中含量丰富,执行包括营养吸收、货物运输和废物限制在内的关键任务。直径小于约150纳米的囊泡,如许多运输和分泌囊泡,通常由蛋白质根据其膜曲率和化学组成来识别和操作.因此,在这个尺寸范围内,大小均匀的脂质体(由合成成分制成的囊泡)特别适合于精确地概括细胞囊泡的结构和行为。控制亚150纳米脂质体尺寸的经典方法,包括小单层囊泡(SUV),依赖于脂质体形成条件(例如,脂质组成和溶剂与水的混合比)以及形成后均化(例如,挤压和超声处理)和纯化(例如,离心和尺寸排阻色谱)。

  接下来,该研究团队设计了一个脂质体分选策略),其可以与各种脂质体制造方法结合使用。虽然典型的脂质双层比水溶液轻,但脂质体的大小不同,但膜和内容物相同,只是浮力密度略有不同,因为脂质体的水腔构成了它的大部分质量。然而,球形脂质体的表面积与体积之比(S/V)随着尺寸的增加而迅速减小(S/V与半径成反比),这提供了通过用致密材料(类似于将砖块附着到氦气球上)无处不在地包覆脂质体来放大脂质体之间的浮力密度差异的机会。理论上,当被这种分子砖包裹时,较小的脂质体将比较大的脂质体获得更多的密度,允许通过等密度离心分离脂质体。

  最后,该研究团队将注意力转向了脱氧核糖核酸砖介导的分选如何与跨膜蛋白一起工作。可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNAREs)是一个蛋白质家族,在许多细胞内转运途径中促进膜融合,包括神经递质和激素的囊泡释放.两种类型的陷阱,囊泡上的v型陷阱和靶膜上的t型陷阱,组装成四螺旋束,迫使膜靠近,最终驱动融合。先前的实验和理论工作表明,膜曲率可能是决定融合动力学和所需SNARE复合体数量的关键因素。然而,过去的实验只测量了一种或两种大小的蛋白脂质体的融合率,这是由于制备蛋白重组脂质体的限制。此外,制备方法通常产生具有宽尺寸分布的脂质体。这些限制阻碍了对融合率曲率依赖性的系统研究。

  综上所述,该技术的可扩展性和鲁棒性使其易于适用于任何能够接触研究级超速离心机的生化实验室。目前,整个分选工作流程中最耗时的步骤(约3天)是手动回收部分和脂质体的透射电镜表征。前者可以使用梯度站实现自动化。后者虽然对质量控制至关重要,但不必在每次制备中重复。对于实验室来说,要开发新的分类方案,理论分析。

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