Researchers can engineer cells to express new genes and produce specific proteins, giving the cells new parts to work with. But, it's much harder to provide cells with instructions on how to organize and use those new parts. Now, new tools from Universit
研究人员可以设计细胞来表达新的基因并产生特定的蛋白质，为细胞提供新的工作部件。但是，向细胞提供如何组织和使用这些新部件的说明要困难得多。现在，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员提供了一种创新的方法来解决这个问题
他们的研究发表在《细胞》杂志上
细胞所做的一切都取决于细胞内分子的组织方式。在我们的细胞——所有细胞——内部，蛋白质和其他分子进行组织和重组，以实现细胞功能。就像一队通勤列车沿着不同的路线以预定的间隔行驶一样，细胞内的蛋白质在时间和空间上被组织起来，以执行复杂但可预测的功能
虽然组织细胞内分子的需求在生物体中是普遍的，但负责这种组织的特定蛋白质和机制各不相同。例如，在细菌细胞特有的系统中，蛋白质MinD和MinE（统称为MinDE）沿着细胞膜相互作用，产生波浪状图案，有助于分子在细胞内的运动
当分子不能在细胞内正确组织时，可能会产生严重后果，包括细胞分裂不均以及细胞内和细胞间的不正确交流，这两者都与发育障碍和癌症等疾病有关
简而言之，我们知道如何给细胞提供一些新的部分，但要提供如何组织和使用它们的说明要困难得多
分子组织和相互作用的机制在数千年的进化过程中得到了微调。当科学家设计细胞产生新分子时，很难让细胞在不无意中破坏其他自然细胞功能的情况下使用这些新分子
华盛顿大学麦迪逊分校的生物化学家开发了一种工具，可以控制哺乳动物细胞中特定蛋白质的运动和组织，同时不影响其他蛋白质。他们的新工具利用了MinDE蛋白质之间相互作用产生的波动和振荡，这些蛋白质只在细菌中发现，不会干扰哺乳动物的细胞功能
通过设计MinDE蛋白质和感兴趣的蛋白质之间的相互作用，研究人员创造了高度特定的模式来组织哺乳动物细胞内的分子，并诱导细胞行为和功能。该工具允许研究人员根据刺激调整和改变模式，本质上是编程分子随着时间的推移在细胞周围移动到特定位置
对于对工程特定细胞活动或研究活体细胞活动感兴趣的科学家来说，这一创新工具有多种潜在用途
通过控制MinDE蛋白的比例，研究人员可以设计出决定分子在细胞中组织方式的运动模式，这些模式可用于协调细胞活动，如移动或与其他细胞交流
运动模式的变化也可用于研究细胞活动。由于每种比例的MinDE蛋白都会发出独特的振荡模式，因此可以将这些蛋白插入一组细胞中，使每个细胞都有自己的模式——一个单独的信标，让研究人员更容易地观察每个细胞
科学家还可以使用独特的模式来分析细胞的信号模式，以了解每个细胞的形状、位置和信号活动。华盛顿大学麦迪逊分校科伊尔实验室的研究人员将该工具的使用比作调频收音机，因为它可以让他们调谐到多细胞系统中每个细胞发出的独特数据，这项任务通常非常困难
Coyle实验室计划继续探索该工具的应用，包括研究肿瘤中信号通路的动力学，这是细胞行为和功能出错的一个经典例子