利用蛋白质逻辑门将细胞转变为计算机

现在，可以使用允许计算机运行的相同基本工具在分子水平上控制生命。这些进展对未来的药物和合成生物学有影响。

华盛顿大学医学院领导的研究小组在4月2日的《科学》杂志上作了报道，他们创造了人造蛋白质，它们起着分子逻辑门的作用。这些工具，就像它们的电子副本一样，可用于对更复杂的系统的行为进行编程。

研究小组表明，新的设计蛋白可以调节人T细胞内的基因表达。这种发展可能会提高未来基于细胞的疗法的安全性和耐用性。

“生物工程师以前曾利用DNA，RNA和修饰的天然蛋白质制造逻辑门，但这些都不是理想的。我们从头设计的蛋白质构建的逻辑门具有更高的模块化和多功能性，可用于广泛的生物医学应用威斯康星大学医学院生物化学教授，蛋白质设计研究所所长戴维·贝克说。

不管是电子的还是生物的，逻辑门都以预定的方式感应和响应信号。最简单的一种是AND门;仅当一个输入和另一个输入同时存在时，它才产生输出。

例如，在键盘上打字时，按Shift键和A键会产生一个大写字母A。由生物零件制成的逻辑门旨在将这种控制级别带入生物工程系统中。

正确的门在活细胞内部运行时，输入信号(例如存在两种不同的分子，或者一个分子而不是另一个分子)会导致细胞产生特定的输出，例如激活或抑制基因。

“整个Apollo 11制导计算机都是由电子或非门构建而成的，”第一作者，最近在西澳大学研究生的Zibo Chen说。“我们成功地制造了基于蛋白质的NOR门。它们不像NASA的制导计算机那么复杂，但是仍然是从头开始对复杂的生物电路进行编程的关键一步。”

在抗击癌症中招募患者自身的免疫细胞已对某些形式的疾病起作用。尽管如此，用这种所谓的CAR-T细胞疗法靶向实体瘤已被证明具有挑战性。

科学家认为部分原因与T细胞衰竭有关。转基因的T细胞在停止工作之前只能战斗很长时间。可能有解决方法。UW Medicine的研究小组希望通过对疲惫信号做出反应的蛋白质逻辑门来延长CAR T细胞的活性。

Chen说：“为每个患者更好地编程的长寿T细胞将意味着更有效的个性化药物。”

这项工作是由西澳大学医学研究所蛋白质设计研究所的研究员领导的。该研究小组还包括来自西北大学，俄亥俄州立大学，阿尔蒂乌斯生物医学科学研究所和加利福尼亚大学旧金山分校的生物化学家。