借助“納米翻譯器”，細(xì)菌和酵母進(jìn)行了“跨界”交流

細(xì)胞用化學(xué)語言相互交流，但那些來自不同王國的細(xì)胞，如細(xì)菌和酵母，說的是對(duì)方幾乎無法理解的方言。通過學(xué)習(xí)微生物如何“說話”，研究人員希望有一天能夠操縱它們的行為，以防止疾病。這樣的工作還處于起步階段，但在ACS《納米快報(bào)》的一項(xiàng)新研究中，研究人員描述了第一個(gè)使兩個(gè)不相關(guān)的生物體進(jìn)行交流的系統(tǒng)。

在自然界中，許多細(xì)胞發(fā)送和接收化學(xué)信號(hào)。這種策略使細(xì)菌能夠調(diào)節(jié)它們的行為，使真菌能夠交配，使人類細(xì)胞能夠互相通知對(duì)方受到的威脅。這種類型的化學(xué)通訊激發(fā)了研究人員，使他們能夠向細(xì)胞發(fā)出指令。

雖然一些科學(xué)家已經(jīng)研究了與一種細(xì)胞進(jìn)行交流的微觀或納米尺度的顆粒，但使用顆粒來實(shí)現(xiàn)兩種不同類型的細(xì)胞之間的交流還沒有被探索過。因此，該團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家希望創(chuàng)建一個(gè)納米級(jí)的翻譯裝置，以便他們能夠在兩個(gè)不同生物之間發(fā)送化學(xué)信號(hào)——這在自然界中很少發(fā)生。

該研究小組用裝載有兩種分子的二氧化硅納米顆粒建造了納米翻譯器：一種是與葡萄糖反應(yīng)的分子，另一種是被稱為phleomycin的分子。他們構(gòu)建的信號(hào)系統(tǒng)有兩個(gè)步驟。首先，研究人員通過讓大腸桿菌接觸乳糖來啟動(dòng)一個(gè)信號(hào)。細(xì)菌將乳糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖與納米翻譯器發(fā)生反應(yīng)。接下來，這個(gè)裝置釋放了另一種信使化合物--弗萊霉素。酵母菌Saccharomyces cerevisiae檢測到了phleomycin，并通過熒光作出反應(yīng)，這是它們經(jīng)過基因工程改造后的結(jié)果。

研究人員設(shè)想了基于納米翻譯器的通信系統(tǒng)的更多可能應(yīng)用。例如，研究人員說，這些設(shè)備可以用來告訴細(xì)胞關(guān)閉某些過程并開啟其他過程，或者改變?nèi)祟惷庖呒?xì)胞的活動(dòng)，從而治療疾病。

該研究論文題為"Nanoprogrammed Cross-Kingdom Communication Between Living Microorganisms"，已發(fā)表在《納米快報(bào)》期刊上。

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論文原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02435

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