爱丁堡大学 互联网辅助二分法制图(国际商用机器公司)信用:王宝君 一种破坏和固定蛋白质的新方法可能会加速细胞中复杂的类似计算机的电路的发展，这将为新的生物技术和医学进步铺平道路
这一进展将使设计细胞变得更容易，这些细胞被编程为具有诊断或生物传感器的功能——在体内巡逻以检测疾病或识别环境中的毒素
它还可以提供一种更快、更便宜、更简单的方法来组装具有多种应用的大型“设计”蛋白质，如抗体或用于疫苗或细胞疗法的蛋白质
这项技术扩展了合成生物学工具包，允许对蛋白质进行编程，以控制细胞内复杂系统的行为，从而创建明确的途径和信号系统
模仿电子学中发现的那些更复杂的遗传电路的一个关键特征是建立逻辑行为的能力——例如将两个信号转换成一个响应
爱丁堡大学的研究人员领导的一个小组开发了一种方法，用这种双重逻辑功能对蛋白质进行编程，为生物计算电路所需的精确控制铺平了道路
在细胞中，最简单的逻辑行为之一是与门功能——这包括一个输入，两种不同分子的存在，产生一个输出，激活或抑制一个基因
这需要对蛋白质进行编程，蛋白质调节基因并控制细胞的功能
将一个蛋白质编码基因分成两部分会使它失去活性，并使每一部分都可以接受不同的信号
当接收到两种信号时，基因被激活，产生两个结合在一起的蛋白质亚单位，形成激活或抑制目的基因的原始蛋白质
然而，在细胞中构建逻辑电路的一个关键限制是，在随机点破坏蛋白质编码基因会损害它们的功能，并阻止蛋白质在以后重新组装
为了解决这个问题，研究小组利用被称为转座子的可移动遗传部分来寻找保护蛋白质功能的断点，并允许这两个亚单位稍后连接在一起
转座子，也称为跳跃基因，在基因组中很常见，并控制基因的使用
通过利用自然界现有基因工具箱的独创性，转座子使科学家能够测试蛋白质基因序列中所有潜在的断点，以找到最佳位置
以前，研究人员需要依靠复杂的计算机程序或费力的实验室工作来做出有根据的猜测或测试不会破坏蛋白质的潜在断点
这项技术还能让研究人员更好地控制基因电路中的开关，因为重组后的蛋白质不会在“关闭”状态下变得部分活跃，这是一个常见的问题
这一进展建立在该团队早期工作的基础上，创建了一个蛋白质胶文库，称为分裂内含子，它作为“分子velcro”将蛋白质亚单位无缝连接在一起
这一过程被称为蛋白质拼接，允许非常大的蛋白质由较小的单元组装而成，而不会破坏蛋白质的功能
蛋白质也是自然界工具箱的一部分，常见于许多生命形式，也是细胞中蛋白质生产机制的一部分
它们在蛋白质构建完成后进行微调和修饰
转座子和分裂内含子的结合力量为科学家更容易地用构建更复杂的基因回路所需的逻辑功能对蛋白质进行编程铺平了道路
该技术也可用于设计和大量生产非常大的蛋白质，这些蛋白质对医学或工业具有有用的特性，但目前制造起来很困难或昂贵
这项发表在《自然通讯》上的研究是由英国国际关系学院未来领袖奖学金资助的
王和勒弗乌尔姆信托公司
来自微软剑桥研究院、图尔库大学和浙江大学的研究人员参与了这项研究
“我们结合转座子和分裂内含子这两种革命性生物工具的优势，开发了一种新的强大的功能性分裂蛋白工程方法，以快速定位目标蛋白的所有合适的断裂和重组位点
这一工具将通过在生物技术和医学中拆分蛋白质来帮助开发许多应用，例如细胞中生物计算程序的设计、减少蛋白质有害的基础表达以及对新的可控信号做出反应的工程蛋白质
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