研究人员构建了一种新型开关以便于标记细胞中的蛋白质

赖斯大学的科学家们已经学会了用细分策略对细胞进行间谍活动来标记蛋白质。研究生Emily Thomas，合成生物学家Jonathan Silberg及其同事建立在已有的技术基础上，这些技术将生物正交(非干扰)人工氨基酸与转移RNA(tRNA)相结合，后者被核糖体用于合成蛋白质。

因为氨基酸是“非经典的”，它们是有效的标签，帮助研究人员识别在细胞中合成的蛋白质。莱斯实验室的突破是发现了一种tRNA合成酶，它只能在结合化学物质时将氨基酸添加到tRNA中。当提示时，tRNA合成酶用生物正交氨基酸加载tRNA，然后核糖体将其用于将标签插入细胞中制成的蛋白质中。

该研究发表在美国化学学会期刊ACS Synthetic Biology上。

这些生物正交标签为研究人员提供了细胞中总蛋白质合成的快照。西尔伯格说：“我们可以使用这种设计的开关将特定细胞中的每种蛋白质放入鱼钩中，而不是将细胞从混合物中分离出来以找到正在制造的蛋白质。” “这种方法将使我们能够增加对给定细胞中合成的蛋白质标记的空间和时间控制。”由于许多蛋白质在生物体发育或疾病传播过程中出现和消失，因此该技术可能有助于识别导致疾病的细胞变化。托马斯将她的技术描述为“蛋白质间谍”。

“它会窥探细胞内正在制造的蛋白质，”她说。“当前的技术只会窥探一切，但我想更具体。我希望能够更好地控制何时打开或关闭我的间谍，所以我只能跟踪我感兴趣的细胞。”

研究人员使用叠氮亮氨酸(Anl)氨基酸标记大肠杆菌细菌中的蛋白质。托马斯设计的开关控制得像计算机程序的AND门。当合成开关并且电池中存在化学物质以翻转开关时，开关仅有效地利用Anl对tRNA充电。

Silberg表示，该技术将为研究人员提供蛋白质转录和标记的新控制。“在人类生物学中，许多控制来自DNA水平，但在过去的20年中，很明显很多控制也来自蛋白质水平，”他说。“我们基因组中的基因比人们原先预期的要少，因为蛋白质组中存在另一层复杂性，即基因组表达的蛋白质集合。“蛋白质是细胞的商业方面，”他说。“它们提供结构并在细胞内进行大量信号传导。它们引起了我们观察到的许多复杂性。在未来，我们的技术可以通过提供特定蛋白质合成的快照来帮助人们了解疾病的细节。在发育期间的不同时间细胞，并允许比较健康和患病细胞。

“在人类中这样做的前景是基因技术相当于现在去火星，”西尔伯格说。“它很遥远。”

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