
脂质膜是构成生物细胞的基本结构,它在生命体内无处不在。此前科学家们已经能够利用脂质自组装的特性来人工合成类似于生物膜的双层囊状结构,但是这些合成的仿生膜却不具有天然生物膜持续自我生长的能力,原因是它们不能够补充自发合成磷脂所需要的催化剂。
近日,美国加州大学圣地亚哥分校的化学家和生物学家成功设计并合成了一种人工合成仿生膜,这种人造膜能如同活细胞膜一样持续自发形成磷脂,也就是自我生长。这项成果被发表在最新一期的《美国国家科学院进展》上。它意味着科学家们从此可以更精确地复制生物细胞膜的行为。
在本项研究中,科学家们第一次使完全人工合成的仿生膜具有了根据环境变化更新自身组成成分的能力。这种仿生膜有专门负责催化的膜区域。在该区域的作用下,它能够持续地自发合成任何所需要的组成物质。这个功能是如何实现的呢?原来,天然的生物细胞膜是通过一个复杂的生物化学网络来补充合成磷脂所需的酶,从而实现膜的自发生长的,而这种人造膜的研发者们则采用了一种内嵌在膜中的人工合成的自催化剂来代替了生物化学网络,从而实现了膜的自我生长。
参与这项研究的科学家们表示,他们所构建的膜系统能够持续地将简单、高能量的“砌块”组装进膜中,只要提供足够的砌块,这种人造膜就能够像天然细胞膜一样自发地无限生长。这项研究表明,复杂的膜系统能够由简单的化学单元所构建。这种仿生膜将成为合成生物学研究的有力工具,同时它也有助于科学家们研究生命的起源。