溶酶体的故事是一场经典的诽谤运动。曾经被认为是细胞的垃圾处理——它确实分解了不需要的细胞碎片——现在被科学家们所重视，他们认识到所有肮脏的工作也控制着生存、新陈代谢、寿命，甚至神经退行性疾病。
芝加哥大学的科学家们发明的一种创新工具将为我们提供一个了解溶酶体内部运作的新窗口。由化学教授亚穆纳·克里希南领导的两项研究建立了微型机器来梳理溶酶体的线索，包括它们是否真的有两种或两种以上的相关类型——这可能有助于我们理解溶酶体相关的疾病。
“研究细胞的科学家和治疗溶酶体疾病的医生都需要更好的诊断，所以这是一个非常好的进步，”研究生Kasturi Chakraborty说，他是这两篇论文的第一作者之一。
科学家们希望能够观看细胞内部活动的实时视频，但很难捕捉到细胞内部的活动。它很小，而且环境很恶劣;溶酶体的酸性特别高，不适合拍照。Chakraborty说:“如果酸度那么高，大多数传感器就会停止工作。”
为了解决这个问题，克里希南的团队使用DNA作为他们的建筑材料，制造手电筒和传感器来窥视内部。它已经适应了细胞内的生命，并且以一种方便的拼图形式出现，非常适合构建微型纳米机器来记录活细胞内的生命。
他们设计了纳米机器来测量溶酶体周围的pH值和特定的离子——钙离子或氯离子——这是溶酶体交流和执行任务的基础。通过它们，科学家们可以看到溶酶体是如何工作的——并弄清楚在某些疾病或遗传条件下，当溶酶体不起作用时发生了什么。
他们使用新探针发现的最有趣的事情之一是，有证据表明，实际上至少有两种不同的溶酶体。
Chakraborty说，科学家曾怀疑溶酶体具有不同的类型和不同的功能，但从未得到证实。他们还不清楚这两种溶酶体在功能上究竟有何不同，但他们知道有一种溶酶体紊乱的人体内缺失，这种紊乱被称为尼曼-皮克病。
关键是设计一种能同时测量两种离子的传感器。Chakraborty说:“你绝对需要两个独立的化学特征来区分溶酶体。”
两项研究的通讯作者Krishnan说:“这很有趣，因为溶酶体被公认为一种多功能细胞器，所以到目前为止，我们认为它是一种具有多种功能的溶酶体。”“我们的研究表明，实际上可能有不同亚型的溶酶体用于不同的功能。”
博士后研究员KaHo Leung是其中一篇论文的第一作者之一，Nagarjun Narayanaswamy是另一篇论文的第一作者之一。其他合著者包括研究生Anand Saminathan、John Devany和本科生Elizabeth Zeichner。
引用:
1. “DNA纳米机器能在活细胞中化学分解溶酶体。“梁,Chakraborty等，《自然纳米技术》，2018年12月3日。DOI: 10.1038 / s41565 – 018 – 0318 – 5
2. 一种ph可校正的、基于dna的有机钙荧光报告剂。“梁,Chakraborty等，《自然方法》，2018年12月10日。DOI: 10.1038 / s41592 – 018 – 0232 – 7
资助:国立卫生研究院、芝加哥大学妇女理事会、芝加哥社区信托基金的Searle基金、国家科学基金会、芝加哥大学创业基金。