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它们天然存在于细胞中
发布时间:2020-09-18 15:24访问

  一氧化氮(NO)是细胞接收和处理的许多信号之一。由于NO信号通路中的缺陷与心血管疾病的发生有关,这与肌肉和视网膜营养不良有关因此,这是一个经过充分研究的细胞机制。该途径涉及通过称为一氧化氮合酶(NOS)的酶家族产生NO。然后,NO可以扩散到其他细胞,在另一个单元格中NO被另一种称为可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)的酶感测。sGC的激活开始级联反应,为了规范太多不同的流程,例如, 平滑肌松弛和感觉细胞的光处理。

  微小的扬声器和耳朵

  许多疾病是由人类细胞信号传导途径的缺陷引起的。未来,生物活性纳米胶囊可能成为控制医学中这些途径的有价值的工具。巴塞尔大学的研究人员朝着这个方向迈出了重要的一步:他们成功地使许多不同的纳米胶囊协同工作,放大自然信号级联并影响细胞行为。

  各个单元之间不断交流,并具有获取和处理信号的方式,类似于需要耳朵聆听声音和语言知识以处理其含义的人类。为了治疗各种疾病控制细胞自身的信号转导途径对医学非常感兴趣。

  他们现在在ACS Nano杂志上报道,装有酶的纳米胶囊如何进入细胞并整合到其自然信号转导过程中。通过功能上耦合几个纳米胶囊,它们可以放大自然信号转导途径。

  使用取决于sGC作用的细胞内钙浓度作为指标,科学家表明,NOS和sGC加载胶囊的结合使细胞更具反应性,并使细胞内钙水平提高8倍。

  Cornelia Palivan补充说:“这一概念证明是酶替代疗法领域的重要一步。酶替代疗法用于治疗具有异常生化途径的疾病,例如心血管疾病或各种营养不良。”

  巴塞尔大学化学系的研究团队和NCCR分子系统工程学院已经开发了适合此目的的生物活性材料。为了实现这个目标,由Cornelia Palivan教授领导的研究人员将纳米材料与天然分子和细胞结合在一起。

  该研究的第一作者, 博士 安德里亚·贝卢阿蒂(Andrea Belluati), 他说:“这是一种结合纳米科学和生物分子来刺激细胞生理变化的新策略。“我们只需要将酶与细胞一起孵育到胶囊中,他们可以立即采取行动。”

  为了防止酶在细胞环境中降解,研究小组将它们包装成小的聚合胶囊。分子可以通过专门插入合成壁的生物孔进入隔室,并与内部酶发生反应。

  酶替代疗法的新策略

  由Palivan领导的研究人员使用NOS和sGC生产了胶囊,它们天然存在于细胞中,但是浓度要低得多:产生NO的NOS胶囊的作用就像说话者一样,大声而清晰地“喊”其信号; sGC胶囊充当“耳朵”,感应并处理信号以放大响应。

  研究人员对含有不同酶的纳米胶囊进行了一系列实验:第一个酶促反应的产物进入第二个胶囊,并在内部开始第二反应。这些纳米胶囊可以持续数天,并积极参与哺乳动物细胞的自然反应。

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