當(dāng)擁擠分子分布不均勻時(shí)，細(xì)胞在擁擠的細(xì)胞環(huán)境中移動(dòng)得更快。新研究還表明，只要細(xì)胞從密集區(qū)域移動(dòng)到不那么擁擠的區(qū)域，擁擠細(xì)胞中的分子運(yùn)輸實(shí)際上可以比非擁擠環(huán)境中移動(dòng)更快。了解分子在這些環(huán)境中的移動(dòng)速度，可以幫助研究人員更好地理解需要多個(gè)分子在擁擠細(xì)胞環(huán)境中“找到”彼此的細(xì)胞過程。一項(xiàng)由賓夕法尼亞州立大學(xué)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究的論文發(fā)表在了《ACS Nano》期刊上。

細(xì)菌細(xì)胞擁擠內(nèi)部的分子模型

賓夕法尼亞州立大學(xué)Verne M.Willaman化學(xué)教授、化學(xué)和化學(xué)工程杰出教授、研究小組負(fù)責(zé)人之一Ayusman Sen說：擁擠在不同長(zhǎng)度的生命系統(tǒng)中很常見，從繁忙的走廊一直到致密的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞內(nèi)部充滿了蛋白質(zhì)，大分子和細(xì)胞器。參與細(xì)胞所需化學(xué)反應(yīng)的分子，必須通過這個(gè)擁擠的粘性環(huán)境來尋找“伙伴”試劑。如果環(huán)境是均勻擁擠的，運(yùn)動(dòng)會(huì)變慢，但細(xì)胞內(nèi)部是不均勻的，存在大分子和其他物質(zhì)，表現(xiàn)出濃度梯度。

因此，科學(xué)家對(duì)這些濃度梯度如何影響納米尺度的傳輸感興趣。研究人員使用微流體技術(shù)比較了各種“示蹤劑”膠體(懸浮在液體中的不溶性顆粒）在不同環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)，微流體裝置可以填充不同的溶液，其中研究人員建立流體中“Crowder”大分子的濃度梯度從高到低。示蹤劑可以是大或小，硬或軟和可變形的，熒光標(biāo)記能讓研究人員用共聚焦顯微鏡跟蹤運(yùn)動(dòng)。賓夕法尼亞州立大學(xué)(Penn State)化學(xué)工程研究生、該論文的聯(lián)合第一作者法扎德·莫哈杰拉尼(Farzad Mohajerani)說：研究發(fā)現(xiàn)，示蹤劑在高濃度中的移動(dòng)速度比在低濃度流體中移動(dòng)更快。研究表明，密集的細(xì)胞實(shí)際上對(duì)示蹤劑施加了壓力，迫使它們向低密度較低的區(qū)域移動(dòng)。大示蹤劑分子移動(dòng)速度比小分子快，軟的，可變形示蹤劑移動(dòng)速度快于硬的示蹤劑。賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)研究生馬修·柯林斯(Matthew Collins)說：柔軟的、可變形示蹤劑更好地代表了細(xì)胞中移動(dòng)的實(shí)際物體，可以移動(dòng)得更快，因?yàn)榕c硬質(zhì)顆粒不同，它們可以擠過更緊密的區(qū)域。

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https://www.technology.org/2019/09/02/moving-faster-in-a-crowd-examining-cell-particle-movement/

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