Průkopnická studie provedená vědci z Nankai University odhalila nový způsob sběru kvantových teček uvnitř jader živých buněk. Tato technologie, která využívá přirozené procesy buňky s glutathionem, připravuje cestu pro pokročilé aplikace v syntetické biologii, včetně produkce nanomedicíny a nanorobotů, tím, že umožňuje přesnou syntézu anorganických materiálů na subcelulární úrovni.
Nedávná studie zveřejněná v časopise National Science Review Ukazuje strukturu kvantových teček (QD) v jádře živých buněk. Výzkum provedli Dr. Hu Yousi, docent Wang Zhigang a profesor Pang Daiwen z Nankai University.
Při studiu syntézy QD v savčích buňkách bylo zjištěno, že léčba glutathionem (GSH) zvýšila redoxní schopnost buňky. QD nebyly rovnoměrně distribuovány v buňce, ale koncentrovány ve specifické oblasti. Prostřednictvím řady experimentů bylo potvrzeno, že tato oblast je skutečně buněčným jádrem (jak je znázorněno na obrázku). „To je opravdu úžasné, téměř neuvěřitelné,“ řekl Dr. Hu.
Pochopení molekulárních mechanismů
Dr. Hu a jeho mentor profesor Pang se pokusili objasnit molekulární mechanismus syntézy kvantových teček v buněčném jádře. Bylo zjištěno, že důležitou roli hraje GSH. V jádře se nachází transportní protein GSH, Bcl-2, který transportuje GSH do jádra ve velkých množstvích, zvyšuje redukční kapacitu v jádře a podporuje tvorbu prekurzorů Se. Mezitím může GSH také vystavit thiolové skupiny proteinů, což vytváří příznivé podmínky pro tvorbu prekurzorů kadmia. Kombinace těchto faktorů nakonec umožňuje hojnou syntézu kvantových teček v buněčném jádře.
Zleva doprava fluorescenční obrazy kvantových teček, fluorescenční obrazy barviva pro barvení jader a kombinace obou. Tento obrázek ukazuje, že při léčbě GSH byly fluorescenční QD implantovány do jádra živých buněk. Se' znamená Na2SEO3; Cd' znamená CdCl2. Kredit: China Science Press
„Toto je vzrušující výsledek, tato práce dosahuje přesné syntézy kvantových teček v živých buňkách na subcelulární úrovni,“ řekl profesor Pang „Výzkum v oblasti syntetické biologie se většinou zaměřuje na syntézu organických molekul v živých buňkách prostřednictvím reverzní fáze genetika Naše studie nezahrnuje komplexní genetické modifikace anorganických fluorescenčních nanomateriálů v buněčných organelách prostou regulací obsahu a distribuce GSH v buňce. To řeší nedostatky syntetické biologie anorganických materiálů.
Zatímco syntéza organických materiálů v buňkách stále převládá v oblasti biosyntézy, tento výzkum nepochybně připravuje cestu pro syntézu anorganických materiálů v syntetické biologii. „Každý pokrok, který uděláme, představuje nový výchozí bod,“ vyjádřil se profesor Pang „Pevně věříme, že v blízké budoucnosti budeme moci využít buněčnou syntézu k výrobě nanomedicín nebo dokonce nanorobotů ve specifických organelách buňky, které jim umožňují dělat nepředstavitelné věci.
Odkaz: „In situ syntéza kvantových teček v jádře živých buněk“ od Yusei Hu, Zhigang Wang, Haohao Fu, Quanzhengzhou, Wen Shengkai, Shiguang Shao, Xu-Lin Liu a Dai Wenbang, 12. ledna 2024, National Science Review.
doi: 10.1093/nsr/nwae021
