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人造细胞分裂 图片来源：Jan Steinkühler
地球生命的存在是基于活细胞分裂成两个子细胞的惊人能力。在这样的分裂过程中，细胞外膜必须经历一系列的形态转变，最终分裂。
近日，德国马普学会胶体与界面研究所和聚合物研究所的研究人员，通过在人造细胞膜上固定低密度的蛋白质，实现了对这些形状转变和由此产生的分裂过程的前所未有的控制。
为了控制分裂过程，今天的细胞依赖于由ATP驱动水解的高度特化蛋白质复合物。然而，研究人员认为，控制分裂可以通过一种更简单的方式实现。这些细胞由巨大的脂质囊泡制成，囊泡的大小与典型的动物细胞相同，并由单一的脂质膜包围，脂质膜为内外水溶液之间提供了坚固而稳定的屏障。
此外，囊泡和细胞膜具有本质上相同的分子结构。具有宽膜颈的人造细胞在数天或数周内保持稳定，一旦颈部闭合，隔膜就会对颈部产生一种收缩力，将人造细胞分裂成两个子细胞。
除了证明人造细胞能够分裂，研究人员还发现了一种新的机制，以系统地控制这种收缩力。他们设计了一种膜，通过暴露在不同浓度的蛋白质中，导致其内部和外部的分子组成不同。
研究人员表示，不对称性产生了一个自发的曲率，决定了人造细胞的形状。此外，一旦形成封闭的膜颈，自发弯曲将产生局部收缩力，进而导致这些细胞分裂。因此，人造细胞的完全分裂是由膜的机械性能驱动的：力直接来自于双层膜的不对称性。
人造细胞分裂过程也为细胞在体内的分裂提供了新的思路。论文第一作者Jan Steinkühler说：“尽管所有现代细胞似乎都依赖于复杂的蛋白质机制，但我们的细胞祖先可能使用了更简单的分裂机制。已经有人推测，膜力学可能在后面的分裂过程中发挥重要作用。我们的研究表明，机械控制细胞分裂确实是可能的。”
来源：中国科学报
原文链接：http://news.sciencenet.cn//sbhtmlnews/2020/2/353551.shtm
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