细胞内蛋白质流动的基本模型

LMU的物理学家已经展示了流体流动如何影响细胞复杂图案的形成。

　　

模式的形成是一种普遍现象，是生物学基本过程的基础。一个例子是蛋白质的浓度模式，它指导重要的细胞过程，包括细胞分裂、极性和运动。这些蛋白质模式产生于化学反应的相互作用和蛋白质的空间运输。传输既可以被动地(通过扩散)发生，也可以主动地(通过流动)发生。与扩散不同，流动运输表现出明显的偏好空间方向。然而，迄今为止，关于流动对蛋白质模式影响的研究很少。

由LMU物理学家Erwin Frey教授领导的团队与代尔夫特理工大学的Cees Dekker教授合作，现在已经使用大肠杆菌的Min蛋白系统的范例研究了这一基本问题。

研究人员采用了一种跨学科的方法，将实验与微流体分析结合起来，并采用了弗雷团队开发的蛋白质模式形成的新理论。在微流控检测中，Min蛋白可以从覆盖微流控室壁的脂双分子层结合和解结合。这使得研究人员能够在密切模仿实际生物细胞内部的条件下研究蛋白质的行为。通过这种方式，科学家们能够证明流体流动导致了膜结合蛋白模式的运动和排列。令人惊讶的是，波状图案既可以随流动方向移动，也可以反向移动。这些方向的发生取决于蛋白质浓度的比例。研究人员进一步表明，这些模式的运动方向微妙地取决于蛋白质之间的化学反应。

Frey说:“膜结合的模式可以反向传播，因为大量流动改变了细胞质中的蛋白质浓度，但对已经结合在膜上的蛋白质没有直接影响。流动对蛋白质模式的影响取决于蛋白质如何在膜上积累和沉积。”研究人员提出，使用流体流动可以成为控制蛋白质模式和研究模式形成的分子机制的通用工具。

Directing Min protein patterns with advective bulk flow