发现可用于时空细胞信号电路设计的系统，Ausbian胎牛血清助力细胞实验

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细胞生物学是由蛋白质活动在空间和时间上的动态组织所激活的。通过特定蛋白质在何时何地起作用，细胞可以从一组共同的保守分子成分中构建生长、信息处理和运动所需的各种功能。单细胞水平时空组织的破坏可导致人类疾病，和细菌和病毒经常以新的方式模式宿主细胞活动来劫持宿主细胞生物学。因此，时空信号是动态细胞生物学的一个引擎，需要更深入的理解和更大的工程控制。

虽然合成转录回路和嵌合信号受体在近年来取得了巨大进展，但我们控制活细胞内蛋白质时空动态的能力仍然有限。这是该领域的一个主要弱点，因为尽管转录可以调节动态细胞行为背后的蛋白质生产，但它不能在空间和时间上重组蛋白质和活动以创造新的蛋白质。现有的产生时空控制的策略包括蛋白质定位序列和光遗传二聚化电路。虽然这些方法很强大，但它们迫使人们在遗传可编码性和动态控制之间做出选择，无法概括所有活细胞的特征——自组织。因此，合成生物学在很大程度上无法模拟细胞生物学的关键编程语言之一。

为了在人体细胞内实现基于蛋白质的反应扩散系统，科研人员重新设计了一种来自细菌的定位电路——MinDE系统，它与真核系统是正交的在大肠杆菌中，分裂机制是通过反应扩散过程驱动的质膜上的极对极蛋白振荡来定位的:MinD atp酶的核苷酸依赖膜关联被其atp酶激活蛋白MinE拮抗。在体外，MinD和MinE在支持的脂质双分子层上自组织成动态和静态蛋白质模式，，并且当这些成分在真菌中表达时，已经报道了MinDE波现象这些要求表明，MinDE可能在哺乳动物细胞中产生反应-扩散行为，为更复杂的时空回路提供了起点。

近日，科研人员证明了MinDE系统可以作为人体细胞中的可编程反应扩散系统，并作为一个多用途的时空电路构建平台。

相关研究发表在《Cell》上，文章标题为:" A programmable reaction-diffusion system for spatiotemporal cell signaling circuit design".

该研究确定了在遗传和生化水平上编程MinDE模式的时空行为的简单规则。这些蛋白质模式作为一个合成生物学模块，可以通过简单的蛋白质工程策略连接到细胞内的其他成分和途径。研究展示了这些电路在理解和工程后生动物细胞生物学方面的许多应用。其中包括利用振荡蛋白质动力学作为“细胞无线电信号"在频域识别细胞身份和结构;利用这些信号对亚细胞信号动态进行编码和广播;并通过一系列时空动态对下游细胞活动进行模式化。关键的电路行为可以通过扩展细菌系统的现有模拟框架来建模。MinDE电路的模块化以及它们可以嵌入到现有合成生物学范例中的简单性，为可视化、探测和干扰细胞生物学提供了一套工具。