确定细胞如何以及为何做出决定

细胞不断做出导致分化的决定。例如，胚胎中的细胞会做出一系列决定，这些决定决定了它们在某些情况下是否会成为神经元，而在另一些情况下会成为肌肉细胞。细胞如何做出这些决定?

德克萨斯A&M大学和北卡罗来纳州立大学的研究人员正在确定细胞如何促进决策过程。通过这项工作，他们希望精确测量细胞组织内特定重要信号蛋白的浓度。此外，他们将使用测量结果开发可以预测和控制细胞分化的数学模型。

这项研究最近发表在ACSOmega上。

“我们想了解差异化决策，因此我们最终可以利用它们，”德克萨斯A&M的ArtieMcFerrin化学工程系副教授GregoryReeves博士说。“我们是理解细胞分化并通过方程式描述过程的工程工具。为了完成这些任务，我们需要了解活组织中蛋白质的浓度。”

然而，确定关键信号蛋白的浓度可能非常困难。为了解决这个问题，Reeves与北卡罗来纳州立大学的研究人员合作，他们使用实验和分析框架来开发混合读取分析。Mix-and-read分析意味着关键试剂与裂解细胞结合放置，如果存在靶蛋白，则可以进行发光检测。

然后，研究人员使用蛋白质工程技术创造了两种与目标蛋白质(在本例中为溶菌酶)牢固结合的蛋白质。这两种蛋白质结合剂与萤光素酶的两半融合在一起，萤光素酶是一种产生生物发光的酶，就像你在萤火虫身上看到的那样。

图形概要。学分：ACSOmega(2022)。DOI:10.1021/acsomega.2c02319

“当目标蛋白被两种工程蛋白结合剂结合时，它将两半荧光素酶结合在一起产生生物发光，我们可以用它来进行测量，”里夫斯说。

Reeves实验室的研究人员分析了这种方法的数学模型，以预测结合事件会产生多少生物发光，从而使他们能够确定检测的灵敏度。反过来，这将有助于研究人员更深入地了解细胞如何以及为何做出分化决定。

本研究的更广泛影响包括使用该技术检测细胞裂解物中是否存在靶蛋白，例如抗体或上调的癌症标志物。

“我们将在我的实验室中使用的其他应用包括让我们能够干净地测量一些以前无法在活组织中测量的蛋白质，”里夫斯说。

研究人员还希望将这些方法进一步应用于其他难以在活组织中检测到的分子类型，例如mRNA。

这项工作是与主要作者NikkiMcArthur以及北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程系的BalajiRao博士、CarlosCruz-Teran博士和ApoorvaThatavarty合作完成的。