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微观电压计可测量细胞内部电压

科学家发明了微观小工具,竟然能钻到细胞内部,测量细胞内部的电压情况,或将开启一个全新的研究领域。

微观电压计可测量细胞内部电压

细胞内部结构示意图。电流信号是生物体内重要的一项指标。生物体内各个系统之间电压的差别,对生物机体的运作起着重要作用:它们维持着心脏的跳动、保证神经元之间的沟通等。但是从来没人研究过细胞内的细胞器的电压情况。细胞器是通过生物膜包裹着的,与细胞内其它结构体分隔开来的亚细胞结构,具有独立的功能。这份研究的作者之一芝加哥大学的萨米纳森(Anand Saminathan)说:“很久以前科学家就注意到用于给细胞上色的带电染料会卡在线粒体内部(线粒体是细胞器的一种),但是没人研究过这其中的机制,比如活体细胞内其它细胞器内外的电压势差。”芝加哥大学的克里希南实验室(Krishnan lab)专长于制造各种微型感应器,这些感应器游动在细胞内部,将测量结果传输给研究人员,辅助各种疾病研究。以前,他们造过研究神经元和溶酶体的微型感应器,现在他们使用这种技术探察细胞器内的电压。他们发明了一种由DNA材料制成的微型感应器,可以顺利进入细胞的内部,触及内部更深层的结构体。

以前对神经元的研究发现,包裹神经元的薄膜上具有由蛋白质构成的离子通道,是带电离子进出细胞的专用通道。这些通道是神经元之间沟通的重要渠道。科学家知道细胞器薄膜上也有类似的通道,但还不明确它们具体的功能。这项研究为探索这样的问题铺平了道路。在这项初步研究中,研究人员探索了细胞器内外的电压差,发现好几种细胞器内外都存在明显的电压差,包括高尔基体反面的网络结构(trans Golgi network,TGN)、再循环内体(recycling endosome)等。以前,研究人员不知道这些细胞器的内外存在电压差。“这些发现让我意识到,细胞器内外电压差可能起着更大的作用,比如帮助细胞器之间的沟通。”研究者克里希南(Yamuna Krishnan)说。研究人员表示,这项研究只是个开端,这种微型设备为科学家探索很多领域内以前没有办法探索的问题提供了可行的途径,可能将开辟一个全新的研究领域。

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