當擁擠分子分布不均勻時，細胞在擁擠的細胞環(huán)境中移動得更快。新研究還表明，只要細胞從密集區(qū)域移動到不那么擁擠的區(qū)域，擁擠細胞中的分子運輸實際上可以比非擁擠環(huán)境中移動更快。

了解分子在這些環(huán)境中的移動速度，可以幫助研究人員更好地理解需要多個分子在擁擠細胞環(huán)境中“找到”彼此的細胞過程。一項由賓夕法尼亞州立大學科學家團隊研究的論文發(fā)表在了《ACS Nano》期刊上。

賓夕法尼亞州立大學Verne M.Willaman化學教授、化學和化學工程杰出教授、研究小組負責人之一Ayusman Sen說：擁擠在不同長度的生命系統(tǒng)中很常見，從繁忙的走廊一直到致密的細胞質(zhì)，細胞內(nèi)部充滿了蛋白質(zhì)，大分子和細胞器。參與細胞所需化學反應的分子，必須通過這個擁擠的粘性環(huán)境來尋找“伙伴”試劑。如果環(huán)境是均勻擁擠的，運動會變慢，但細胞內(nèi)部是不均勻的，存在大分子和其他物質(zhì)，表現(xiàn)出濃度梯度。

因此，科學家對這些濃度梯度如何影響納米尺度的傳輸感興趣。研究人員使用微流體技術(shù)比較了各種“示蹤劑”膠體(懸浮在液體中的不溶性顆粒）在不同環(huán)境中的運動，微流體裝置可以填充不同的溶液，其中研究人員建立流體中“Crowder”大分子的濃度梯度從高到低。示蹤劑可以是大或小，硬或軟和可變形的，熒光標記能讓研究人員用共聚焦顯微鏡跟蹤運動。賓夕法尼亞州立大學(Penn State)化學工程研究生、該論文的聯(lián)合第一作者法扎德·莫哈杰拉尼(Farzad Mohajerani)說：

研究發(fā)現(xiàn)，示蹤劑在高濃度中的移動速度比在低濃度流體中移動更快。研究表明，密集的細胞實際上對示蹤劑施加了壓力，迫使它們向低密度較低的區(qū)域移動。大示蹤劑分子移動速度比小分子快，軟的，可變形示蹤劑移動速度快于硬的示蹤劑。賓夕法尼亞州立大學化學研究生馬修·柯林斯(Matthew Collins)說：柔軟的、可變形示蹤劑更好地代表了細胞中移動的實際物體，可以移動得更快，因為與硬質(zhì)顆粒不同，它們可以擠過更緊密的區(qū)域。

博科園｜研究/來自：賓夕法尼亞州立大學

參考期刊《ACS Nano》

DOI: 10.1021/acsnano.9b02811

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