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Positive and negative chemotaxis of enzyme-coated liposome motors

原细胞 趋化性 脂质体 人工细胞 磷脂 生物物理学 催化作用 酶催化 化学 生物 生物化学 受体
作者
Ambika Somasundar,Subhadip Ghosh,Farzad Mohajerani,Lynnicia Massenburg,Tinglu Yang,Paul S. Cremer,Darrell Velegol,Ayusman Sen
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:14 (12): 1129-1134 被引量:152
标识
DOI:10.1038/s41565-019-0578-8
摘要

The ability of cells or cell components to move in response to chemical signals is critical for the survival of living systems. This motion arises from harnessing free energy from enzymatic catalysis. Artificial model protocells derived from phospholipids and other amphiphiles have been made and their enzymatic-driven motion has been observed. However, control of directionality based on chemical cues (chemotaxis) has been difficult to achieve. Here we show both positive or negative chemotaxis of liposomal protocells. The protocells move autonomously by interacting with concentration gradients of either substrates or products in enzyme catalysis, or Hofmeister salts. We hypothesize that the propulsion mechanism is based on the interplay between enzyme-catalysis-induced positive chemotaxis and solute-phospholipid-based negative chemotaxis. Controlling the extent and direction of chemotaxis holds considerable potential for designing cell mimics and delivery vehicles that can reconfigure their motion in response to environmental conditions.
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