就水上装备而言，漂浮物并不是高科技。但一些微生物在水面上竞争光线时，用充满空气的微小气泡作为漂浮装置，这是另一回事。
这种微米大小的气泡被称为气体囊泡(GVs)，在许多生物医学应用中具有很大的前景，包括成像、传感、细胞操作和跟踪等。问题是研究人员还不知道如何在实验室中制造出医学上有用的GV品种。
莱斯大学的生物工程师现在已经绘制了一幅路线图，展示了一组蛋白质如何相互作用，从而产生纳米级的气泡外壳。通过理清GV组装过程中发生的一些复杂分子过程，莱斯大学生物工程师George Lu和他在合成大分子组装实验室的团队现在离基于这些自然发生的结构开发强大的新诊断和治疗方法又近了一步。“gv本质上是微小的空气气泡，因此它们可以与超声波一起使用，使我们体内的东西可见，比如癌症或身体的特定部位，”莱斯大学博士后研究员曼纽尔·伊伯格(Manuel Iburg)说，他是发表在《EMBO杂志》上的一项研究的主要作者。“但是，gv不能在试管或装配线上制造出来，我们不能从头开始制造它们。”
gv家族包括一些有史以来最小的气泡，它们可以存活数月。它们在较长时间内的稳定性很大程度上是由于它们的蛋白质外壳的特殊结构，它对单个水和气体分子都是可渗透的，但是有一个高度防水的内表面，因此gv的能力保持气体，即使它们被淹没。合成纳米气泡由外部提供气体，与之不同的是，GVs利用周围液体中的气体。生活在水中的光合细菌利用gv漂浮在靠近阳光的地方，它们有特定的基因编码构成这种特殊外壳的蛋白质。然而，尽管知道这些小气泡的样子，甚至知道它们为什么会聚集在一起，研究人员还没有弄清楚蛋白质的相互作用，使结构的组装过程成为可能。在对这些蛋白质构建模块的工作原理没有深入了解的情况下，在医学应用中部署实验室设计的gv的计划不得不被搁置。
为了解决这个问题，研究人员对一组11种蛋白质进行了研究，他们知道这些蛋白质是组装过程的一部分，并找到了一种方法来追踪每一种蛋白质是如何在活的亲本细胞中与其他蛋白质相互作用的。
研究人员利用这一见解在进行测试时添加或减去某些GV蛋白质，这使他们能够弄清楚一些蛋白质之间的相互作用需要其他蛋白质的帮助才能正常展开。他们还检查了这些个体的相互作用在GV组装过程中是否发生了变化。Iburg说:“通过许多这样的排列和迭代，我们创建了一个路线图，展示了所有这些不同的蛋白质如何相互作用以在细胞内产生GV。”“我们从实验中了解到，GV相互作用的路线图非常密集，有许多相互依存的元素。一些GV蛋白形成的子网络似乎在整个过程中执行较小的功能，一些需要与组装系统的许多其他部分相互作用，一些随着时间的推移改变它们的相互作用。”
赖斯大学生物工程助理教授、德克萨斯州癌症预防与研究所(CPRIT)学者Lu说:“我们认为，gv有很大的潜力，可以用于新的、快速、舒适的超声诊断，甚至是患者的治疗选择。”“我们的发现还可以帮助研究人员开发gv，使现有的治疗方法变得更加精确、方便和有效。”
该研究得到了CPRIT (RR190081)，美国国立卫生研究院(R00EB024600, R21EB033607)， Welch基金会(C-2069)， G. Harold和Leila Y. Mathers基金会(cf -2012-01314)， John S. Dunn基金会和德国研究基金会(511048568)的支持。本新闻稿中的内容完全是作者的责任，并不一定代表资助者的官方观点。
