当拥挤分子分布不均匀时，细胞在拥挤的细胞环境中移动得更快。新研究还表明，只要细胞从密集区域移动到不那么拥挤的区域，拥挤细胞中的分子运输实际上可以比非拥挤环境中移动更快。了解分子在这些环境中的移动速度，可以帮助研究人员更好地理解需要多个分子在拥挤细胞环境中“找到”彼此的细胞过程。一项由宾夕法尼亚州立大学科学家团队研究的论文发表在了《ACS Nano》期刊上。
宾夕法尼亚州立大学Verne M.Willaman化学教授、化学和化学工程杰出教授、研究小组负责人之一Ayusman Sen说：拥挤在不同长度的生命系统中很常见，从繁忙的走廊一直到致密的细胞质，细胞内部充满了蛋白质，大分子和细胞器。参与细胞所需化学反应的分子，必须通过这个拥挤的粘性环境来寻找“伙伴”试剂。如果环境是均匀拥挤的，运动会变慢，但细胞内部是不均匀的，存在大分子和其他物质，表现出浓度梯度。
因此，科学家对这些浓度梯度如何影响纳米尺度的传输感兴趣。研究人员使用微流体技术比较了各种“示踪剂”胶体(悬浮在液体中的不溶性颗粒）在不同环境中的运动，微流体装置可以填充不同的溶液，其中研究人员建立流体中“Crowder”大分子的浓度梯度从高到低。示踪剂可以是大或小，硬或软和可变形的，荧光标记能让研究人员用共聚焦显微镜跟踪运动。宾夕法尼亚州立大学(Penn State)化学工程研究生、该论文的联合第一作者法扎德·莫哈杰拉尼(Farzad Mohajerani)说：
研究发现，示踪剂在高浓度中的移动速度比在低浓度流体中移动更快。研究表明，密集的细胞实际上对示踪剂施加了压力，迫使它们向低密度较低的区域移动。大示踪剂分子移动速度比小分子快，软的，可变形示踪剂移动速度快于硬的示踪剂。宾夕法尼亚州立大学化学研究生马修·柯林斯(Matthew Collins)说：柔软的、可变形示踪剂更好地代表了细胞中移动的实际物体，可以移动得更快，因为与硬质颗粒不同，它们可以挤过更紧密的区域。
博科园｜研究/来自：宾夕法尼亚州立大学
参考期刊《ACS Nano》
DOI: 10.1021/acsnano.9b02811
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