骨架不仅存在于细胞中，还能被科学家控制了

星状体（aster）是一种由微小的蛋白丝组成的结构，经过设计可以用光来控制。

人有骨架，细胞也有骨架。细胞骨架是由微小的蛋白丝组成的变形网络，使细胞能够推动自身运动、运输货物、分裂。近日，加州理工学院的一个跨学科研究团队设计了一种方法，可以在实验室里研究和操纵试管中的细胞骨架。这项工作有助于开发与分子生物学和化学有关的小尺度流体操纵新工具。相关论文发表在8月8日出版的《自然》杂志上。

细胞骨架的组成部分是一种叫做微管的细管状细丝，它们可以在一起形成三维支架。微管比人的头发细1000倍，只有10微米长。与驱动运动的运动蛋白一起，这些令人难以置信的微小结构能够结合起来推动相对较大的细胞——就像蚂蚁推动汽车一样。

在之前的研究中，研究人员曾将这些分子从细胞内取出放入试管中，试管中的微管和运动蛋白会自发地聚集在一起，形成星状体（aster）。然而，试管中的星状体如何与驱动细胞运动的细胞骨架相关联，目前仍不清楚。此外，我们对星状体形成显示出的集体微管组织中的相互作用力也并不了解。

“我们已经能够在实验室中使星状体自发形成，那么我们如何才能像细胞那样控制这些分子呢?”研究生Tyler Ross说，他是这项研究的第一作者。

在Ross的带领下，加州理工学院的一组研究人员探索了如何在细胞的自然环境之外操纵组成纤维和运动蛋白。在试管中，他们将运动蛋白与植物中天然存在的光激活蛋白连接起来，这样，只有在光线照射下，这些微管才会组织成星状体。通过这种方式，研究人员可以通过投射不同模式的光线来控制星状体形成的时间和地点，从而使他们能够探究星状体形成的物理机制。

控制星状体不仅可以研究它们的形成，还可以让研究人员从这些结构中建造新的东西。Ross开发了简单的光线模式程序，用来放置、移动、合并各种大小的星状体。该技术提供了在一种非常小的长度范围内操纵结构、研究流体动力学的方法。

“一般来说，在这种长度范围内控制流体和结构是非常困难的。但这是我们在研究细胞和化学中最感兴趣的尺度，因为所有的分子生物学都在这个范围内工作。而我们的系统可以通过光线模式实现动态操纵。”

通过与在光学方面拥有广泛专业知识的科学家 Heun Jin Lee合作，Ross开发了一种特殊的显微镜，利用这种显微镜，研究人员可以观察星状体的形成以及直接精确的光模式，并根据观察结果相应地改变光的模式，让星状体在非常小的长度范围内搅拌、混合溶液。”

原创编译：花花 审稿：alone 责编：张梦

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

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