纳米级计算机控制蛋白质的功能影响细胞行为

创建用于精确医疗保健的纳米级计算机长期以来一直是许多科学家和医疗保健提供者的梦想。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员首次生产出一种纳米计算剂，可以控制参与细胞运动和癌症转移的特定蛋白质的功能。该研究为构建复杂的纳米级计算机以预防和治疗癌症和其他疾病铺平了道路。

宾夕法尼亚州立大学医学院G.ThomasPassananti教授NikolayDokholyan和他的同事——包括宾夕法尼亚州立大学药理学博士后学者YashavanthaVishweshwaraiah——创造了一个类似晶体管的“逻辑门”，这是一种计算操作，其中多个输入控制一个输出。

“我们的逻辑门只是你可以称之为蜂窝计算的开始，”他说，“但它是一个重要的里程碑，因为它展示了在蛋白质中嵌入条件操作并控制其功能的能力，”Dokholyan说。让我们能够更深入地了解人类生物学和疾病，并为精准疗法的发展带来可能性。”

该团队的逻辑门包括两个传感器域，旨在响应两个输入——光和药物雷帕霉素。该团队针对蛋白质粘着斑激酶(FAK)，因为它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，我们在编码FAK的基因中引入了一个名为uniRapr的雷帕霉素敏感域，该域之前由实验室设计和研究过，”Vishweshwaraiah说。“接下来，我们引入了对光敏感的域LOV2。一旦我们优化了两个域，我们就将它们组合成一个最终的逻辑门设计。”

球队插入经修饰的基因到HeLa癌症细胞，并使用共聚焦显微镜，观察在体外细胞中。他们分别研究了每个输入对细胞行为的影响，以及输入的综合影响。

他们发现，他们不仅可以使用光和雷帕霉素快速激活FAK，而且这种激活导致细胞发生内部变化，从而增强了它们的粘附能力，最终降低了它们的运动性。

他们的结果今天(11月16日)发表在NatureCommunications杂志上。

Vishweshwaraiah说：“我们首次证明我们可以在活细胞内构建一种可以控制细胞行为的功能性纳米计算代理。”“我们还发现了FAK蛋白的一些有趣特征，例如它在被激活时在细胞中触发的变化。”

Dokholyan指出，该团队希望最终在生物体内测试这些纳米计算剂。

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