科學(xué)家們?yōu)楹铣缮飳W(xué)打造了一種基于蛋白質(zhì)的帶通濾波器 糾正基因表達(dá)不足的新方法 全球糧食生產(chǎn)怎么可能崩潰 在對(duì)抗攜帶瘧疾的蚊子時(shí)只需添加肥皂即可 優(yōu)先考慮土地以避免物種流失可以有效降低物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)兩倍 新研究實(shí)時(shí)顯示什么可以幫助哺乳動(dòng)物在自然災(zāi)害中生存 大型貓科動(dòng)物在受損的熱帶森林中吃掉更多猴子這威脅到靈長(zhǎng)類動(dòng)物種群的生存 多孔鉑基體顯示出作為新型執(zhí)行器材料的前景 如何網(wǎng)上購買蘇州汽車票(如何網(wǎng)上購買蘇州汽車票呢) 千鳥格衣服怎么搭配(千鳥格衣服怎么搭配好看) 丹皮的主治功能是什么(丹皮是治什么病的) 鑲牙和種牙有什么區(qū)別哪個(gè)好多少錢(鑲牙和種牙有什么區(qū)別) 苯丙酮尿癥 百度百科(什么是苯丙酮尿癥) 懷孕的前兆反應(yīng)有哪些(懷孕的前兆反應(yīng)) 晚上磨牙是什么原因引起的(磨牙是什么原因引起的) 來姨媽喝紅糖水作用大不大(來姨媽喝紅糖水的作用) 脊髓損傷怎么恢復(fù)的快(脊髓損傷怎么辦) jquery 如何讓定時(shí)器暫停(js如何暫停定時(shí)器) 防腐板的種類(防腐板的種類及價(jià)格) 夢(mèng)想海賊王正式版攻略(夢(mèng)想海賊王正式版攻略視頻) 怎樣生成目錄(word中怎樣生成目錄) 四個(gè)月寶寶吃什么輔食最好(四個(gè)月寶寶輔食吃什么) 肺炎嚴(yán)重嗎有生命危險(xiǎn)嗎(肺炎嚴(yán)重嗎) 眼部常見疾病及癥狀(常見的眼部疾病有哪些) 白花蛇舌草功效和主治用量(白花蛇舌草功效) 竇性心動(dòng)過速嚴(yán)重嗎怎樣治療(竇性心動(dòng)過速嚴(yán)重嗎) 驗(yàn)孕棒怎么看結(jié)果圖片(驗(yàn)孕棒怎么看) 流口水是什么病的前兆老年人(流口水是什么?。?/a> 螞蟻森林能量保護(hù)罩怎么使用(螞蟻森林如何使用能量保護(hù)罩) 如何讓黃金樟顏色變黃(黃金樟怎么加工的那么黃) 獵魂覺醒培養(yǎng)獵魂攻略(獵魂覺醒獵魂選擇攻略) 清炒淮山的家常做法(清炒淮山的家常做法大全) 女人痛經(jīng)吃什么藥效果最好(痛經(jīng)吃什么藥效果最好) 風(fēng)熱感冒吃什么藥效果最好(風(fēng)熱感冒要吃什么藥) 什么是三叉神經(jīng)疼(什么是三叉神經(jīng)痛) 醫(yī)學(xué)中afp是什么化驗(yàn)指標(biāo)(醫(yī)學(xué)AFP是什么意思) 血脂是什么引起的原因(血脂是什么引起的) 如何治療頭皮屑的最好方法(如何治療頭皮屑) 海淀區(qū)新注冊(cè)公司流程(海淀區(qū)新注冊(cè)公司流程及費(fèi)用) 趙云最強(qiáng)出裝(趙云最強(qiáng)出裝和銘文) 狗狗會(huì)絕經(jīng)年齡一般是多少(絕經(jīng)年齡一般是多少) 屁股真菌感染的癥狀有哪些(真菌感染的癥狀有哪些) 按摩豐胸的效果好不好(按摩豐胸真的有效嗎 帶你看看真實(shí)情況) 生姜紅糖水功效和作用(生姜紅糖水功效) 安眠藥分類作用使用(安眠藥種類名稱) 輕微的紅斑狼瘡能治好嗎(紅斑狼瘡能治好嗎) 玉米油作用及食用方法(玉米油的功效與作用及禁忌) 原神濃縮樹脂怎么獲得(原神濃縮樹脂怎么獲得?) 手機(jī)弄丟了如何定位找到手機(jī)(華為手機(jī)弄丟了如何定位找到手機(jī))
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科學(xué)家們?yōu)楹铣缮飳W(xué)打造了一種基于蛋白質(zhì)的帶通濾波器

導(dǎo)讀 洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)了一種模仿電子帶通濾波器的生物系統(tǒng),這是一種新型傳感器,可以徹底改變合成生物學(xué)中的自我調(diào)節(jié)生物機(jī)...

洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)了一種模仿電子帶通濾波器的生物系統(tǒng),這是一種新型傳感器,可以徹底改變合成生物學(xué)中的自我調(diào)節(jié)生物機(jī)制。

合成生物學(xué)有望將生物系統(tǒng)增強(qiáng)和修改為無數(shù)新技術(shù),造福社會(huì)。這種生物學(xué)工程方法已經(jīng)在藥物輸送、農(nóng)業(yè)和能源生產(chǎn)領(lǐng)域取得了成效。

在《自然化學(xué)生物學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇論文中,EPFL工程學(xué)院蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和免疫工程實(shí)驗(yàn)室(LPDI)的研究人員在設(shè)計(jì)更具性能的生物系統(tǒng)方面邁出了重要一步。

通過觀察細(xì)胞中復(fù)雜的自我調(diào)節(jié)行為并從電氣工程中汲取靈感,他們使用修飾的蛋白質(zhì)作為硬件設(shè)計(jì)了一種復(fù)雜的生物開關(guān)。

LPDI的目標(biāo)是開發(fā)模仿甚至超越大自然數(shù)百萬年進(jìn)化所提供的生物功能。“我們?cè)诘鞍踪|(zhì)設(shè)計(jì)方面使用了多種方法,更具體地說是計(jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì),以便設(shè)計(jì)新的分子硬件,”LPDI負(fù)責(zé)人兼該論文的高級(jí)作者BrunoCorreia說。這種新的生物硬件——以工程蛋白質(zhì)的形式——可以被放置在活細(xì)胞中,并對(duì)工程師可以密切控制的刺激做出反應(yīng)。

該實(shí)驗(yàn)室的方法首先是觀察細(xì)胞如何發(fā)揮作用,然后模仿或調(diào)整這些功能以用于其他用途。大自然最擅長(zhǎng)的事情之一就是自我調(diào)節(jié)。例如,當(dāng)細(xì)胞需要更多離子時(shí),它會(huì)激活允許離子流入細(xì)胞的機(jī)制。一旦細(xì)胞的需求得到滿足并且達(dá)到了稱為穩(wěn)態(tài)的某種平衡,它就可以關(guān)閉離子流。

這種生物機(jī)制在概念上可以比作電子產(chǎn)品中帶通濾波器的選擇性性質(zhì)。帶通濾波器根據(jù)特定的頻率范圍區(qū)分信號(hào),只允許指定頻段內(nèi)的信號(hào)通過,而電池則根據(jù)其當(dāng)前的需要選擇性地允許離子進(jìn)入或退出。

盡管這種比較是一種簡(jiǎn)化,但由于生物過程是由復(fù)雜的生化反饋而不是二進(jìn)制信號(hào)控制的,因此它同樣實(shí)現(xiàn)了選擇性滲透——類似于帶通濾波器如何選擇性地允許某些頻率而排除其他頻率。

目前合成生物學(xué)的一個(gè)局限性是,到目前為止,還沒有任何設(shè)計(jì)能夠提供這種類型的功能——要么全有,要么全無,只有“開”或“關(guān)”。想想青霉素的輸送。由于沒有基于生物傳感器的藥物劑量調(diào)節(jié)系統(tǒng),糖尿病患者需要持續(xù)監(jiān)測(cè)胰島素水平。

SailanShui在LPDI的工作重點(diǎn)是這些類型的生物傳感器和開關(guān),它們可以極大地改善藥物輸送和其他生物系統(tǒng)。Correia解釋道:“Shui對(duì)開/關(guān)范例并不滿意,決定設(shè)計(jì)一種能夠響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部和外部環(huán)境變化的開關(guān)。因此,她從帶通濾波器的功能中獲得靈感,并設(shè)計(jì)了其生物等效物。”

為了在生物系統(tǒng)中創(chuàng)造這種新功能,該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了蛋白質(zhì)并將其插入活細(xì)胞中。在生物學(xué)中,功能源于形式。Correia和Shui觀察了折疊蛋白的結(jié)構(gòu)及其對(duì)細(xì)胞內(nèi)自我調(diào)節(jié)功能的影響。然后,他們創(chuàng)建了計(jì)算模型,可以根據(jù)這些觀察結(jié)果充當(dāng)帶通濾波器。

一旦使用計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證了數(shù)字設(shè)計(jì),他們就開始通過操縱DNA和氨基酸配置來構(gòu)建蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。最后,他們?cè)诩?xì)胞培養(yǎng)物中測(cè)試了該設(shè)計(jì)。結(jié)果是決定性的。他們本著開放研究的精神與研究界分享他們的設(shè)計(jì),很可能會(huì)被世界各地的研究人員以尚未預(yù)見的方式使用。

作為合成生物學(xué)中的假設(shè)應(yīng)用,研究人員可以創(chuàng)建一個(gè)與電子帶通濾波器類似的系統(tǒng),根據(jù)血糖水平調(diào)節(jié)胰島素輸送。工程蛋白質(zhì)將充當(dāng)傳感器,檢測(cè)高血糖并觸發(fā)胰島素釋放,直到水平恢復(fù)正常。

這將使胰島素劑量自動(dòng)化,有可能改善糖尿病管理并減少頻繁監(jiān)測(cè)的需要。這樣的系統(tǒng)將代表合成生物學(xué)在治療應(yīng)用方面的重大進(jìn)步。

這項(xiàng)基礎(chǔ)研究對(duì)于開發(fā)未來合成生物學(xué)的工具、構(gòu)建模塊和硬件至關(guān)重要。“我們有明確的方法論,但也擁抱科學(xué)的偶然性。我實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家利奧·謝勒(LeoScheller)有遠(yuǎn)見地理解了這項(xiàng)工作的重要性。這是團(tuán)隊(duì)的努力,”科雷亞說。這一團(tuán)隊(duì)的努力使該領(lǐng)域向設(shè)計(jì)更好的藥物輸送技術(shù)、更高效的生物反應(yīng)器,甚至全新形式的生物實(shí)體又邁進(jìn)了重要一步。

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