發(fā)現可用于時(shí)空細胞信號電路設計的系統，Ausbian胎牛血清助力細胞實(shí)驗

細胞培養是細胞生物學(xué)的基礎，Ausbian進(jìn)口胎牛血清，為細胞培養提供營(yíng)養保障，幫助細胞狀態(tài)更穩定。

細胞生物學(xué)是由蛋白質(zhì)活動(dòng)在空間和時(shí)間上的動(dòng)態(tài)組織所激活的。通過(guò)特定蛋白質(zhì)在何時(shí)何地起作用，細胞可以從一組共同的保守分子成分中構建生長(cháng)、信息處理和運動(dòng)所需的各種功能。單細胞水平時(shí)空組織的破壞可導致人類(lèi)疾病，和細菌和病毒經(jīng)常以新的方式模式宿主細胞活動(dòng)來(lái)劫持宿主細胞生物學(xué)。因此，時(shí)空信號是動(dòng)態(tài)細胞生物學(xué)的一個(gè)引擎，需要更深入的理解和更大的工程控制。

雖然合成轉錄回路和嵌合信號受體在近年來(lái)取得了巨大進(jìn)展，但我們控制活細胞內蛋白質(zhì)時(shí)空動(dòng)態(tài)的能力仍然有限。這是該領(lǐng)域的一個(gè)主要弱點(diǎn)，因為盡管轉錄可以調節動(dòng)態(tài)細胞行為背后的蛋白質(zhì)生產(chǎn)，但它不能在空間和時(shí)間上重組蛋白質(zhì)和活動(dòng)以創(chuàng )造新的蛋白質(zhì)?，F有的產(chǎn)生時(shí)空控制的策略包括蛋白質(zhì)定位序列和光遺傳二聚化電路。雖然這些方法很強大，但它們迫使人們在遺傳可編碼性和動(dòng)態(tài)控制之間做出選擇，無(wú)法概括所有活細胞的特征——自組織。因此，合成生物學(xué)在很大程度上無(wú)法模擬細胞生物學(xué)的關(guān)鍵編程語(yǔ)言之一。

為了在人體細胞內實(shí)現基于蛋白質(zhì)的反應擴散系統，科研人員重新設計了一種來(lái)自細菌的定位電路——MinDE系統，它與真核系統是正交的在大腸桿菌中，分裂機制是通過(guò)反應擴散過(guò)程驅動(dòng)的質(zhì)膜上的極對極蛋白振蕩來(lái)定位的:MinD atp酶的核苷酸依賴(lài)膜關(guān)聯(lián)被其atp酶激活蛋白MinE拮抗。在體外，MinD和MinE在支持的脂質(zhì)雙分子層上自組織成動(dòng)態(tài)和靜態(tài)蛋白質(zhì)模式，，并且當這些成分在真菌中表達時(shí)，已經(jīng)報道了MinDE波現象這些要求表明，MinDE可能在哺乳動(dòng)物細胞中產(chǎn)生反應-擴散行為，為更復雜的時(shí)空回路提供了起點(diǎn)。

近日，科研人員證明了MinDE系統可以作為人體細胞中的可編程反應擴散系統，并作為一個(gè)多用途的時(shí)空電路構建平臺。

相關(guān)研究發(fā)表在《Cell》上，文章標題為:" A programmable reaction-diffusion system for spatiotemporal cell signaling circuit design".

該研究確定了在遺傳和生化水平上編程MinDE模式的時(shí)空行為的簡(jiǎn)單規則。這些蛋白質(zhì)模式作為一個(gè)合成生物學(xué)模塊，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)工程策略連接到細胞內的其他成分和途徑。研究展示了這些電路在理解和工程后生動(dòng)物細胞生物學(xué)方面的許多應用。其中包括利用振蕩蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)作為“細胞無(wú)線(xiàn)電信號"在頻域識別細胞身份和結構;利用這些信號對亞細胞信號動(dòng)態(tài)進(jìn)行編碼和廣播;并通過(guò)一系列時(shí)空動(dòng)態(tài)對下游細胞活動(dòng)進(jìn)行模式化。關(guān)鍵的電路行為可以通過(guò)擴展細菌系統的現有模擬框架來(lái)建模。MinDE電路的模塊化以及它們可以嵌入到現有合成生物學(xué)范例中的簡(jiǎn)單性，為可視化、探測和干擾細胞生物學(xué)提供了一套工具。