化学所乔燕课题组在构建仿生膜化人工细胞方面取得新进展

液-液相分离形成的凝聚液滴因其类细胞质的内部环境、选择性富集分子的性质和动态的组装能力，被广泛地作为人工细胞（器）研究。近年来研究人员发现细胞中广泛存在的无膜细胞器也是液-液相分离形成的凝聚液滴，其形成与解体与细胞中的多种信号传导、代谢过程相关。而这些凝聚液滴由于易于融合而导致结构稳定性较低，限制其结构高级次化和功能复杂化。  

在国家自然科学基金委、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的大力支持下，化学所高分子物理与化学实验室乔燕课题组开展了人工细胞的构筑、应用及其类细胞行为的研究，取得了系列研究进展（Nat. Commun. 2021, 6113; Sci. Adv. 2021, eabf9000; Adv. Sci. 2021, 2101187）。 最近，该研究团队模拟植物细胞壁，对液-液相分离形成的凝聚液滴包裹了类似细胞的刚性质膜，从而限制其融合，增加了结构稳定性，实现了凝聚液滴组织的高级次结构和复杂可调控的功能。

该研究团队通过多糖高分子对蛋白质和维生素组装形成的凝聚液滴进行了表面膜化，限制了液滴融合，实现了对凝聚液滴尺寸的控制；调节了液滴间物质交换，构建了可以通讯的多元人工细胞群落；多糖膜的半透性增强了凝聚液滴对客体物质选择性摄取，实现了凝聚液滴表面功能化。在此基础上，由于多糖膜的生物可降解性，赋予了凝聚液滴膜门控能力，通过酶触发膜透过性的变化，引起大肠杆菌被凝聚液滴人工细胞捕获和杀灭。此外，多糖膜化的凝聚液滴通过离心可进一步组装成类组织结构，并实现了不同人工细胞区室间的酶级联催化反应。相关研究结果发表于Journal of the American Chemical Society期刊上（J. Am. Chem. Soc., 2023, 145 (23), 12576-12585）。 论文第一作者为博士生姬杨丽敏，通讯作者为乔燕研究员。

转自：“中科院化学所”微信公众号

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