新華社北京1月6日電 美國賴斯大學(xué)的研究團(tuán)隊近日宣布，他們針對生物細(xì)胞內(nèi)的磷酸化過程開發(fā)出一套新工具，用于人工合成生物“智能電路”，使細(xì)胞對外界信號作出合適的快速響應(yīng)，從而幫助診斷和治療癌癥、自身免疫疾病等復(fù)雜疾病。
磷酸化是指在蛋白質(zhì)或其他生物分子上添加一個磷酸基團(tuán)，改變其性質(zhì)。磷酸化在多種重要生理過程中起到關(guān)鍵作用。細(xì)胞接收到環(huán)境信號時，會通過一連串復(fù)雜的磷酸化反應(yīng)作出最終響應(yīng)，包括分泌特定物質(zhì)、表達(dá)特定基因等。
細(xì)胞的蛋白質(zhì)磷酸化信號網(wǎng)絡(luò)就像一個復(fù)雜電路，輸入的物理或化學(xué)信號經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換處理，變成代謝、基因調(diào)控等輸出信號。模仿其功能在細(xì)胞內(nèi)建造可調(diào)控的生物“電路”，在疾病診療方面有巨大應(yīng)用潛力。
磷酸化信號網(wǎng)絡(luò)具有模塊化性質(zhì)，可以區(qū)分為一些基本單元，每個單元包含相對獨立的反應(yīng)循環(huán)，單元之間相互連接。賴斯大學(xué)的團(tuán)隊在新一期美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文說，他們利用這種特性合成出可調(diào)控的單元，并以新的方式連接這些單元，成功實現(xiàn)了與天然磷酸化過程相似的功能。
在實驗中，研究人員合成出能感知腫瘤壞死因子-α的電路，它發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞釋放出這種細(xì)胞因子后，會迅速建立抗炎癥的控制回路，以抑制T細(xì)胞的活性，將相關(guān)細(xì)胞因子維持在低水平。該電路驗證了新工具的靈敏性和有效性，并可幫助對抗免疫系統(tǒng)過于活躍導(dǎo)致的自身免疫疾病。