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科学家首次造出分子开关,可调节任意细胞功能

发布时间:2019-07-25 发布者:亚洲时报

最新一期《自然》杂志两篇论文显示,科学家已经设计出了一种由蛋白质组成的分子开关,可用于调节任意的细胞功能。据官方介绍,“这是首批完全由人类构想并创造的生物技术工具。”


"生物活性蛋白开关的De novo设计"和"使用de novo蛋白开关的模块化和可调生物反馈控制"(图源:《自然》杂志)

 

据介绍,该生物技术工具缩写为LOCKR,它能够起到“调节基因表达,重定向细胞流量,降解特定蛋白,以及控制蛋白结合与互作”的功能。

 

LOCKR是一类由人工设计的蛋白质,其功能类似于自主传感器,它的作用方式则类似于恒温器感应环境温度的方式,比如 “空调调温”(根据房间内温度高低不同,开启不同指示,当房间达到所需温度后便自行关闭)。当LOCKR在细胞中,它能根据热力学条件不同,即细胞内的各种不同反应信号,发生构象变化,从而释放出具有生物活性的多肽,控制多种多样的细胞功能。


LOCKR系统的简单图示(图源:学术经纬)

 

加州大学蛋白质设计医学研究所的鲍比•兰根表示,“现在,每个细胞都在对其环境做出反应”。细胞接受刺激后,需要找出方法去解决它。比如,使用自然系统来调整基因表达或降解蛋白质。

 

而LOCKR能“即插即用”影响基因通路,能对涉及到转录的“任何”生物学网络进行反馈调控!对此UCSF生物化学和生物物理学教授El-Samad说,“用人工设计的蛋白质来控制细胞,开创了生物学的新时代”。他接着说,"就像集成电路使计算机芯片行业爆炸式发展一样,这些多功能的、动态的生物开关可以很快释放出对活细胞行为的精确控制,并最终实现我们的健康。

 

资料显示为了保持健康,细胞必须严格控制其生化过程。只有一个基因的异常活性,或错误蛋白质的积累,会破坏细胞的平衡。这可能导致细胞死亡甚至癌症。LOCKR为科学家提供了一种与活细胞相互作用的新方式。因此,未来它有可能为癌症、自身免疫性疾病等多种疾病提供新的治疗方法。

 

此外,该科学研究团队还表示,虽然目前他们受限于天然蛋白的局限,但是LOCKR为编程细胞开辟了一个全新的领域。

 


责任编辑:杨颖 

亚洲时报 综合


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