研究檢測到細菌細胞電尖峰信號
日期：2011-07-19 07:58:39
來自哈佛大學物理系、化學與化學生物學系等處的研究人員利用他們開發的一種新技術，檢測到了細菌細胞的電尖峰信號，這不僅突破了之前無法檢測到某個細菌細胞膜的電壓的研究現狀，而且證明了大腸桿菌的個體細胞會產生類似神經元放電那樣的尖峰電脈沖，令人震驚。這一研究成果公布在《科學》（Science）雜志上。
領導這一研究的是哈佛大學Adam E. Cohen博士，這位年輕的物理學家在物理學，和生物學的跨學科研究領域獲得了不少重要的成果，為生物學研究提供了一些新工具。
細菌雖然有遺傳物質DNA，雖然可以對外界刺激作出反應，但是到目前為止，還沒有科學家檢測到某個細菌細胞膜的電壓。在這篇文章中，研究人員利用他們研發的新型光學傳感器：PROPS，發現大腸桿菌的個體細胞會產生類似神經元放電那樣的尖峰電脈沖。研究人員認為這種電尖峰信號可能與這些細菌細胞中的離子通道的開放有關。
利用這種PROPS光學傳感器，研究人員采用一種熒光蛋白雜交使用方法，像生物探針那樣對個體大腸桿菌活細胞進行電生理測量，結果他們發現許多細菌細胞會有電光閃爍，有些細胞緩慢地閃爍，有些則快速地閃爍，頻率在一赫茲左右。 他們說，在閃爍的大腸桿菌細胞中的這種尖峰樣電活動持續的時間在1至40秒間不等，而且還對一系列的物理和化學干擾敏感。
這種PROPS光學傳感器未來也許將可以用于檢測醫學、環境和工業中具有重要意義的多種細菌的膜電位或電壓。
Cohen博士研究組之前還曾研發了一種可以用于分析大型蛋白和長鏈DNA的反布朗運動電動力（Anti-Brownian ELectrokinetic，ABEL）阱。這種分子阱（Electrokinetic trapping）結合了熒光顯微技術（fluorescence microscopy）與實時電動力反饋（real-time electrokinetic feedback）技術，能捕捉任何可溶性的，發出熒光的分子，而且捕獲靈敏度提高了800倍。
除此之外，這一研究組還通過超螺旋光束區分左右手性分子，把準確度達到了空前水平。研究人員開發出一種“超手性（superchiral）”光束，它可以在空間中更緊密的曲折前進。為了形成這種光束，他們將一束右手性綠色激光束照射在反射鏡上，并使原光束與其反射的左手性光束相互作用。
這種效應可能會有助于研發新藥物。許多藥物分子是手性的，并且兩種鏡象結構在藥理上有所區別，對人體的作用是不同的。超手性光束還可能有助于尋找外星生命。比如說，幾乎所有構成生物蛋白的氨基酸都是左手性的，所以出現右手手性的自我復制生物分子可能意味著發現了外星生物體。
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