在合成生物学领域，构建具有天然细胞复杂性的人工细胞（Artificial Cells）始终是核心挑战之一。天然细胞膜的一个关键特征是膜不对称性（Membrane Asymmetry），即磷脂分布在双层膜的内外两侧并不均匀，这种不对称性对于细胞信号传导、膜融合及膜蛋白功能至关重要。近日，发表在《Communications Biology》上的一项研究展示了如何利用核糖开关（Riboswitch）精确调控脂质转化，从而在人工细胞中实现这一关键特性。

研究团队设计了一种基于核糖开关的基因回路，该回路能够根据特定的代谢信号实时调节脂质修饰酶的表达。通过在人工细胞内部引入特定的前体脂质，核糖开关在检测到诱导分子后，启动了脂质转化酶的合成，将内层膜的磷脂转化为特定类型的脂质，从而在膜的内外叶之间建立了显著的脂质成分梯度。

实验数据表明，这种由核糖开关介导的动态转化过程不仅具有高度的时空可控性，而且能够维持膜结构的完整性。研究人员通过荧光标记技术和膜电位分析证实，这种人工诱导的膜不对称性能够有效改变人工细胞与周围环境的相互作用，并显著增强了膜蛋白在特定方向上的功能活性。这一发现证明了通过合成生物学手段模拟复杂膜环境的可行性。

该研究不仅为人工细胞的构建提供了一种全新的动态调控策略，也为研究膜脂质分布如何影响细胞生理功能提供了理想的实验平台。未来，这种技术有望应用于开发更精准的药物递送系统，或用于构建具备特定感应和响应能力的人工细胞生物传感器。

Journal Reference: Hsieh, Y.C., et al. Riboswitch-controlled lipid conversion enables functional membrane asymmetry in artificial cells. Communications Biology (2024). DOI: 10.1038/s42003-024-06000-x