合成生物學(xué)提供了一種設(shè)計(jì)細(xì)胞以執(zhí)行新功能的方法，例如當(dāng)它們檢測到某種化學(xué)物質(zhì)時(shí)會發(fā)出熒光。通常，這是通過改變細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)的，以便它們表達(dá)可由特定輸入觸發(fā)的基因。
然而，由于細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯必要基因需要時(shí)間，因此在檢測分子和產(chǎn)生的輸出之間通常存在很長的滯后時(shí)間。麻省理工學(xué)院合成生物學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種替代方法來設(shè)計(jì)此類電路，該方法完全依賴于快速、可逆的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。這意味著無需等待基因被轉(zhuǎn)錄或翻譯成蛋白質(zhì)，因此可以更快地開啟電路——在幾秒鐘內(nèi)。
“我們現(xiàn)在有一種方法可以設(shè)計(jì)在非常快的時(shí)間尺度上發(fā)生的蛋白質(zhì)相互作用，沒有人能夠系統(tǒng)地開發(fā)這種方法。我們已經(jīng)能夠在幾秒鐘或更短的時(shí)間尺度內(nèi)設(shè)計(jì)任何功能，”麻省理工學(xué)院生物工程系的研究助理、這項(xiàng)新研究的主要作者迪帕克·米什拉 (Deepak Mishra) 說。
研究人員說，這種電路可用于創(chuàng)建環(huán)境傳感器或診斷，以揭示疾病狀態(tài)或即將發(fā)生的事件，如心臟病發(fā)作。
生物工程、電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授 Ron Weiss 是該研究的資深作者，該研究今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。其他作者包括前麻省理工學(xué)院博士后 Tristan Bepler;Bonnie Berger，麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的西蒙斯數(shù)學(xué)教授兼計(jì)算與生物學(xué)組負(fù)責(zé)人;威斯康星大學(xué)助理教授布賴恩·蒂格;賓夕法尼亞州立大學(xué)好時(shí)醫(yī)學(xué)中心生物化學(xué)和分子生物學(xué)系主任 Jim Broach。
蛋白質(zhì)相互作用
在活細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用是許多信號通路中必不可少的步驟，包括參與免疫細(xì)胞激活和對激素或其他信號的反應(yīng)的通路。許多這些相互作用涉及通過添加或去除稱為磷酸鹽的化學(xué)基團(tuán)來激活或失活另一種蛋白質(zhì)。
在這項(xiàng)研究中，研究人員使用酵母細(xì)胞來承載他們的電路，并創(chuàng)建了一個(gè)由來自酵母、細(xì)菌、植物和人類等物種的 14 種蛋白質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò)。研究人員修改了這些蛋白質(zhì)，以便它們可以在網(wǎng)絡(luò)中相互調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生響應(yīng)特定事件的信號。
標(biāo)簽： 合成生物電路
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