合成分子振荡器可以作为控制人造细胞的计时器

加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的一位工程助理教授是一组研究人员中的一员，他们在合成分子振荡器的行为方面取得了重要发现，这种振荡器可以作为控制人造细胞的计时装置。

加州大学河滨分校伯恩斯工程学院机械工程助理教授Elisa Franco和其他研究人员开发了使用小液滴筛选这种振荡器的数千个副本的方法。他们惊奇地发现，这些小液滴内的振子在周期、振幅和相位方面表现得非常不同。

“这种多样性将在人造细胞的复杂行为工程中发挥重要作用，我们将利用它，”弗兰科说。

报纸，”分区可编程生化振荡器动力学行为的多样性该研究于本周在线发表在《自然化学》杂志上。共同作者是:Maximilian Weitz, Korbinian Kapsner和Friedrich C. Simmel，德国Technische Universität m nchen的所有人，以及来自加州理工学院的Jongmin Kim和Erik Winfree。

电子振荡器是一种产生周期性电子信号的电路，它们被用来调节从无线电和电视发射机到手机和电脑的各种设备。从单个细胞到整个生物体的水平，生物系统也受到复杂的分子振荡器的调节。

几十年来，科学家们一直在试图找到制造带有分子的人工可编程振荡器的方法。人工振荡器可以帮助调节细胞的计时和调节人工细胞。它们也可以被用作分子计算机的组件，从而在计算机和自然之间创造一个中间地带。

佛朗哥和其他研究人员使用了一种极简主义的人工时钟，它是由DNA、RNA和蛋白质的汤状混合物制成的。在振荡器混合物中加入一种油混合物，并将其摇匀，形成含有数千个油中水滴的乳液。每个液滴都含有振荡器混合物的一个副本。佛朗哥将这种简单的乳液制备过程比作用油和醋制作沙拉酱。

虽然乳剂是一种常见的实验室技术，用于生成许多小样本并并行运行数千个实验，但很少有研究关注像振荡器这样的动态电路。

在《自然化学》论文中概述的实验中，在显微镜下研究了包含振荡器的“闪烁”液滴，观察了振幅和频率的不同行为。

通过数学建模，研究人员能够将这种多样性归因于每个液滴内部分子分布的不均匀，这种现象被称为“分割噪声”。这种可变性是人工细胞发展的一个重大挑战，也是一个机遇。类似的实验将使科学家能够优化人工分子装置，使其受分割噪声的影响最小。

佛朗哥的研究资金来自美国国家科学基金会、加州大学河滨分校的伯恩斯工程学院和加州大学摄政学院教师发展奖学金。

伯恩斯工程学院

www.engr.ucr.edu

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