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    澳门太阳城最新网站的研究人员已经找到一种方法来产生许多对信令不相互或与自然发生在细菌细胞中发现的信号蛋白串扰的蛋白质。

    研究人员礼貌形象

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生物学家构建避免串扰与现有的蛋白质分子

澳门太阳城最新网站的研究人员已经找到一种方法来产生许多对信令不相互或与自然发生在细菌细胞中发现的信号蛋白串扰的蛋白质。

工程信号通路可以提供建立合成生物学电路的新途径。


记者联系

萨拉·麦克唐纳
电子邮件: s_mcd@mit.edu
电话:617-253-8923
澳门太阳城最新网站新闻办公室

在活细胞内,许多重要的消息通过蛋白质之间的相互作用传递。对于要准确中继这些信号,每种蛋白质必须只与它的特定伙伴相互作用,避免与任何相似的蛋白质不需要的串扰。

一个新的澳门太阳城最新网站的研究阐明了细胞是如何能够防止这些蛋白质之间的串扰,而且也表明仍存在的单元格具有不用于信令的可能的蛋白质相互作用数量巨大。这意味着合成生物学家可能产生新的对,可以作为人工电路的应用,如诊断疾病的蛋白质,而没有与细胞的现有信号传导途径的干扰。

“使用我们的高通量方法,您可以生成特定的相互作用的许多正交版本,让你看到如何蛋白质复合体的许多不同的绝缘版本,可以建,说:”康纳麦克卢恩,澳门太阳城最新网站的研究生和报告的主要作者研究。

在新的纸张,今天出现在 性质中,研究人员产生的信号传导蛋白的新颖的对和表明他们是如何可用于新的信号链接到由工程新输出 即大肠杆菌 即遇到特定植物激素之后产生的黄色荧光的细胞。

迈克尔LAUB,生物学的澳门太阳城最新网站教授,​​是研究的资深作者。其他作者是最近澳门太阳城最新网站毕业生极光阿尔瓦雷斯buylla和克里斯托弗·沃伊特,丹尼尔一.C先进的生物技术王教授。

新组合

在这项研究中,研究人员集中研究一个所谓的双组分信令类型信号通路的,其是在细菌和一些其它生物体中发现的。多种双组分途径的经历,其中细胞复制的基因信令他们已经有蛋白质,然后变异它们的方法发展,创造类似的蛋白质家族。

“这是本质上有利于生物体能够相当显着扩大这种少数信号的家庭,但它运行,你将不得不这些系统都非常相似之间的串扰的风险,” LAUB说。 “它然后成为细胞一个有趣的挑战:你如何保持信息流的保真度,以及你如何夫妇特定输入具体的成果?”

大多数这些信号对由称为激酶及其底物的酶,它是由激活的激酶的。细菌可以有几十甚至上百个,这些蛋白质对中继不同信号。

大约10年前, LAUB显示 该细菌激酶及其基板之间的特异性是通过仅五个氨基酸在每个伙伴蛋白的测定。本次上调的细胞是否已经用完了,或者即将接近用完,所有可能的唯一组合,不会与现有路径干扰的问题。

从其他实验室以前的一些研究已经表明,不会互相干扰相互作用的可能数量可能不多了,但证据并不明确。澳门太阳城最新网站的研究人员决定采取在他们开始与一对现有的系统方法 即大肠杆菌 信号蛋白,被称为phoq和PHOP,然后引入的突变在确定它们的特异性的区域。

这产生了10000多双蛋白。研究人员测试每种激酶,看他们是否会激活任何衬底,并确定了约200对与彼此但不是父蛋白质,另一新颖对,或者在发现的任何其他类型的激酶底物家族的相互作用 即大肠杆菌.

“我们发现的是,这是很容易找到的组合,将工作,其中两个蛋白质相互作用转导的信号,他们不跟我们的细胞内其他任何东西,” LAUB说。

他现在计划试图重建进化历史已经导致某些蛋白质对正在使用的细胞,而许多其他可能的组合已经不能自然进化。

合成电路

这项研究还提供了一个新的战略,用于创建基于不与其他细胞蛋白质相声蛋白质对新合成生物学电路,研究人员说。证明这种可能性,他们把他们的新蛋白质对之一,并修改了激酶,以便它会被称为反式玉米素植物激素被激活,并且设计了基板,以便当激酶激活它,它会发出黄光。

“这表明我们可以克服把合成电路的电池,这是该小区已经装满信号蛋白的挑战之一,”沃伊特说。 “当我们试图移动物种之间的传感器或电路,最大的问题之一是,它与途径干扰已经存在。”

对于这种新的方法的一种可能的应用是设计一个检测其它微生物的存在的电路。这种电路可用于创建益生菌,可以帮助诊断传染性疾病。

“细菌可被改造成感知和响应他们的环境,有广泛的应用,如‘聪明’的肠道细菌,可以诊断和治疗炎症,糖尿病或癌症,或土壤中的微生物是保持适当的氮含量,消除对化肥的需求。建立这样的细菌,合成生物学家需要基因编码的“传感器”,”杰弗里·泊,生物工程和生物科学的赖斯大学副教授说。

“的合成生物学的主要限制之一一直是我们的遗传部分在新的生物没有对我们不理解(像串扰)的原因。这是什么文件表明的是,有很多可用的重新设计电路,使这不会发生的空间,说:”泰伯,谁没有参与这项研究。

如果适应在人类细胞中使用,这种方法还可以帮助研究人员设计新的方式来人类T细胞进行编程,以破坏癌细胞。这种类型的治疗,被称为CAR-T细胞疗法,已被批准用于治疗某些血癌和正在为其他癌症发展也是如此。

虽然涉及的信号蛋白会与本研究不同,“同样的原则也适用于该治疗依赖于我们采取套工程蛋白,并把它们变成新的基因组方面的能力,并希望他们不要干涉与已经在细胞的途径,”麦克卢恩说。

该研究是由霍华德休斯医学研究所,海军研究办公室,卫生预博士后培训资助的国家机构提供资金。


主题: 研究, 生物学, 蛋白质, 生物工程, 微生物, , 科学学院, 工程学院, 美国国立卫生研究院(NIH)

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