2019年10月5日
如果科学家能赋予活细胞磁性，他们或许就能利用外部磁场操纵细胞活动。但之前试图通过在细胞内产生含铁蛋白质来磁化细胞的尝试只产生了微弱的磁力。现在，研究人员在ACS纳米快报已经对蛋白质晶体进行了基因编码，可以产生比已经报道的强许多倍的磁力。
这些从细胞中分离出来的磁性蛋白质晶体被一种能与铁结合的蓝色染料染色。出处:改编自纳米快报2019,DOI: 10.1021/acs.nanolet .9b02266
磁遗传学的新领域试图利用对磁场敏感的基因编码蛋白质来研究和操纵细胞。以前的许多方法都以一种名为铁蛋白的天然储铁蛋白为特色，它可以自我组装成一个“笼子”，容纳多达4500个铁原子。但即使有这么大的铁储存能力，细胞中的铁蛋白笼产生的磁力对实际应用来说还是小了数百万倍。为了大幅增加蛋白质组装能储存的铁量，Bianxiao Cui和同事希望将铁蛋白的铁结合能力与另一种蛋白质inkbox - pak4cat的自组装特性结合起来，这种蛋白质可以在细胞内形成巨大的纺锤形晶体。研究人员想知道他们是否可以用铁蛋白在晶体的中空内部排列，以储存更多的铁，从而产生强大的磁力。
为了制造新的晶体，研究人员融合了编码铁蛋白和inkbox - pak4cat的基因，并在皮氏培养皿中在人类细胞中表达这种新的蛋白质。生成的晶体在3天后长到45微米(或人类头发直径的一半)，并不影响细胞存活。然后，研究人员打开细胞，分离出晶体，并加入铁，使他们能够用外部磁铁拉动晶体。每个晶体含有大约50亿个铁原子，产生的磁力比单个铁蛋白笼强9个数量级。通过将预先装载铁的晶体引入活细胞，研究人员可以用磁铁移动细胞。然而，他们无法通过向细胞中已经生长的晶体中添加铁来磁化细胞，可能是因为细胞中的铁含量太低。研究人员说，这是一个需要进一步调查的领域。
该研究的作者承认，资金来自斯坦福大学跨学科研究生奖学金、吴蔡神经科学研究所、戴维和露西尔·帕卡德基金会以及美国国立卫生研究院。欧洲杯线上买球
来源:https://www.acs.org/content/acs/en.html