纳米尺度的“计算机”激活蛋白质和影响细胞的行为

建立纳米计算机用于精密医疗保健一直是许多科学家和卫生保健提供者的梦想。现在,第一次,宾夕法尼亚州立大学的研究人员产生了nanocomputing代理可以控制特定蛋白质的功能是参与细胞运动和癌症转移。研究铺平了道路建设的复杂纳米计算机的预防和治疗癌症和其他疾病。

Nikolay Dokholyan, g . Thomas Passananti教授,宾夕法尼亚州立大学医学院的,和他的同事——包括Yashavantha Vishweshwaraiah,药理学博士后学者,宾夕法尼亚州立大学,创建了一个transistor-like“逻辑门”,这是一个类型的计算操作的多个输入输出控制。

“我们的逻辑门是可以称之为移动计算的开始,“Dokholyan说,“但这是一个重要的里程碑,因为它表明在蛋白质和嵌入条件操作的能力控制它的功能。它将使我们能更深入的了解人类生物学和疾病的可能性,介绍了精密疗法的发展。”

设计团队的逻辑门组成两个传感器领域应对两个输入——光和药物雷帕霉素。团队目标蛋白粘着斑激酶(FAK)因为它是参与细胞粘附和运动,这是转移性癌症发展的初始步骤。

“首先,我们引入了一个rapamycin-sensitive域,称为uniRapr,实验室先前的设计和研究,基因编码FAK,“Vishweshwaraiah说。“接下来,我们引入了域,LOV2对光线很敏感。”一旦我们优化的两个域,我们结合成一个最终的逻辑门的设计。”

团队修改基因插入海拉癌细胞,使用共焦显微镜,观察细胞体外。他们研究了单独的每个输入的影响,以及影响的输入,在细胞的行为。

他们发现,他们不仅能迅速激活FAK使用光和雷帕霉素,但也这激活导致细胞发生内部变化,增强其粘附能力,最终降低他们的能动性。

他们的研究结果发表在今天(11月16日)在《华尔街日报》自然通讯。

“我们首次展示,我们可以建立一个功能nanocomputing代理在活细胞可以控制细胞行为,“Vishweshwaraiah说。“我们还发现了一些有趣的FAK蛋白的特性,如改变时触发细胞内被激活。”

Dokholyan指出,团队希望最终测试这些nanocomputing代理在生物体内。

宾夕法尼亚州立大学的其他作者在纸上包括嘉兴陈、研究生;Venkat r . Chirasani博士后;伊斯坦布尔~圣文亚当d . Tabdanov和药理学助理教授。

美国国立卫生研究院和Passan基金会支持这项研究。

参考:Vishweshwaraiah YL,陈J、Chirasani VR Tabdanov ED, Dokholyan NV。两个输入的计算逻辑门活细胞的蛋白质。Nat Commun。2021;12 (1):6615。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 26937 - x

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