Zellen in unserem Körper kommunizieren wichtige Botschaften über Interaktionen zwischen Proteinen. Damit diese Botschaften klar und genau vermittelt werden können, muss jedes Protein nur mit einem anderen Partner sprechen und Übersprechen mit anderen ähnlichen Proteinen vermeiden.
A neu MIT-Studie hat enthüllt, wie ein Übersprechen zwischen diesen Proteinen durch die Verwendung von Zellen vermieden werden kann. Darüber hinaus hat die Studie auch gezeigt, dass es noch viel mehr potenzielle Proteininteraktionen gibt, die Zellen noch nicht nutzen müssen.
Dies könnte synthetischen Biologen helfen, neue Proteinpaare zu schaffen, die als künstliche Schaltkreise fungieren - was bei der Diagnose von Krankheiten hilfreich wäre.
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Neue Studie und neue Kombinationen
Die MIT-Forscher haben neue Paare von Signalproteinen erstellt, um zu zeigen, wie diese nützlich sein können, um neue Signale mit neuen Ausgaben zu verknüpfen, indem E. coli-Zellen konstruiert werden.
"Mit unserem Hochdurchsatz-Ansatz können Sie viele orthogonale Versionen einer bestimmten Interaktion generieren, sodass Sie sehen können, wie viele verschiedene isolierte Versionen dieses Proteinkomplexes erstellt werden können", sagte Conor McClune ein MIT-Doktorand und Hauptautor der Studie.
Ein Team unter der Leitung von @conor_mcclune und @ michael_laub8 hat eine Methode entwickelt, um Proteine aufzubauen und gleichzeitig ein Übersprechen mit vorhandenen Molekülen zu vermeiden. Solche konstruierten Signalwege könnten neue Wege zum Aufbau synthetischer biologischer Schaltkreise bieten : https://t.co/lxk21wxC6n pic.twitter.com/olTkVZeqeG
- MIT Biology @MITBiology 23. Oktober 2019
In ihrer Studie die Forscher verwendet einen Zweikomponenten-Signalweg, der in Bakterien vorkommt. Diese Wege haben sich durch einen Prozess entwickelt, der es Zellen ermöglicht, Gene zu duplizieren, um bereits vorhandene Proteine zu signalisieren. Dann mutieren sie diese und bilden am Ende ähnliche Proteingruppen.
"Es ist von Natur aus vorteilhaft für Organismen, diese kleine Anzahl von Signalfamilien ziemlich dramatisch erweitern zu können, aber es besteht die Gefahr, dass Sie ein Übersprechen zwischen diesen Systemen haben, die alle sehr ähnlich sind", sagte Michael Laub MIT-Professor für Biologie und leitender Autor der Studie.
Laub fuhr fort: "Es wird dann zu einer interessanten Herausforderung für Zellen: Wie halten Sie die Genauigkeit des Informationsflusses aufrecht und wie koppeln Sie bestimmte Eingaben mit bestimmten Ausgaben?"
Endlich Laub sagte, "Wir haben festgestellt, dass es ziemlich einfach ist, funktionierende Kombinationen zu finden, bei denen zwei Proteine interagieren, um ein Signal zu übertragen, und sie mit nichts anderem in der Zelle sprechen."
Synthetische Biologie
Was die Studie auch unterstützt, ist a neue Strategie zum Erstellen synthetischer Schaltkreise. Eine der Anwendungen könnte das Entwerfen von Schaltkreisen sein, die das Vorhandensein anderer Mikroben bemerken. Diese Schaltkreise könnten sich bei der Erstellung probiotischer Bakterien als nützlich erweisen, um Infektionskrankheiten zu diagnostizieren.
"Bakterien können so konstruiert werden, dass sie ihre Umgebung erkennen und darauf reagieren, mit weit verbreiteten Anwendungen wie 'intelligenten' Darmbakterien, die Entzündungen, Diabetes oder Krebs diagnostizieren und behandeln können, oder Bodenmikroben, die den richtigen Stickstoffgehalt aufrechterhalten und die Notwendigkeit beseitigenDünger ", sagte Jeffrey Tabor außerordentlicher Professor für Bioingenieurwesen und Biowissenschaften an der Rice University.
Tabor fuhr fort: "Um solche Bakterien aufzubauen, benötigen synthetische Biologen genetisch codierte 'Sensoren'."
Wenn der Ansatz der neuen Studie für die Verwendung in menschlichen Zellen angepasst wird, könnte er Biologen auch dabei helfen, neue Wege zu finden, um zu schaffen. menschliche T-Zellen die Krebszellen zerstören.
Die Studie wurde am Mittwoch in veröffentlicht Natur .