在膜支撐的芯片試驗(yàn)中，納米修飾的鉻金屬線（10 nm高100 nm款）將獲支撐的雙層膜分割成微米級(jí)別的圍欄，從而將SOS分子激活的Ras蛋白包圍進(jìn)來(lái)。
揭示活細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程以及細(xì)胞如何響應(yīng)化學(xué)信號(hào)的機(jī)制將有助于改進(jìn)當(dāng)下針對(duì)已產(chǎn)生抗性的多種癌癥和其他細(xì)胞紊亂疾病的治療方法。ELISA試劑盒一個(gè)由美國(guó)能源部（DOE）伯克利國(guó)立研究所（Berkeley Lab）和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究小組研究揭示了Ras蛋白家族活性機(jī)制。這一蛋白家族是細(xì)胞生物信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的zui重要組成部分之一，也是癌癥發(fā)展主要驅(qū)動(dòng)因素。該研究成果7月3日刊載在Science期刊上。
活細(xì)胞的細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)起始于位于細(xì)胞表面的受體蛋白，由這些蛋白檢測(cè)并與環(huán)境中的信號(hào)作用，之后受體將接受到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為化學(xué)網(wǎng)絡(luò)。盡管胞內(nèi)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行的邏輯運(yùn)算類(lèi)似計(jì)算機(jī)微處理器，然而又有不同之處，即同樣的輸入會(huì)產(chǎn)生不一樣的結(jié)果。Ras是膜錨定蛋白家族一員，其活性的激活是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中關(guān)鍵步驟，其控制胞內(nèi)細(xì)胞增殖、分化和存活。已知Ras基因的變異是*發(fā)現(xiàn)的與人類(lèi)癌癥相關(guān)的變異，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約1/3的癌癥發(fā)生了Ras的錯(cuò)誤激活現(xiàn)象。同時(shí)Ras信號(hào)的不正常也被認(rèn)為是其他疾病例如糖尿病、免疫相關(guān)疾病和炎癥紊亂等的致病因子。理解Ras信號(hào)作用的阻力在于如何通過(guò)SOS交換因子（exchange factors）激活膜錨定蛋白R(shí)as的重要作用，而SOS活性又通過(guò)該蛋白和膜的相互作用調(diào)節(jié)構(gòu)象。這一相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)當(dāng)前是通過(guò)細(xì)胞生物學(xué)研究推斷出來(lái)而非直接觀察的結(jié)果。為更好理解通過(guò)SOS調(diào)控Ras活性的機(jī)制，研究人員需要在膜上直接觀察每個(gè)SOS分析與Ras的作用。然后，從膜環(huán)境來(lái)研究歷來(lái)一直是個(gè)挑戰(zhàn)。
此次研究，研究人員使用了膜支撐的芯片平臺(tái)。研究人員通過(guò)固定模式組裝金屬納米結(jié)構(gòu)，并置入二氧化硅基質(zhì)中，從而形成脂質(zhì)層，而膜芯片由這種脂質(zhì)層構(gòu)建而成。這種金屬結(jié)構(gòu)允許胞膜蛋白以一定間距排列在膜上，從而可以在類(lèi)似芯片平臺(tái)的膜上實(shí)時(shí)觀察某個(gè)蛋白。ELISA試劑盒在此次研究過(guò)程中，這一獲得支撐的膜使得研究人員可以捕捉每個(gè)SOS分子，從而觀察其激活的膜相關(guān)Ras蛋白的活動(dòng)，從分子層面對(duì)膜環(huán)境的Ras活性進(jìn)行研究。
該研究證實(shí)SOS蛋白（Son of Sevenless）激活 Ras信號(hào)的機(jī)制。此前認(rèn)為，活細(xì)胞中Ras的激活涉及一些SOS分子，從而使得每個(gè)分子的多樣化行為得到平均（average）。這一突變被認(rèn)為是一種隨機(jī)的“噪點(diǎn)”，研究人員多數(shù)認(rèn)為這是細(xì)胞必須克服的一個(gè)錯(cuò)誤。而此次研究顯示，該蛋白隨著活性傳輸信息而在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)，這意味著研究人員發(fā)現(xiàn)了蛋白信號(hào)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)耦合*基于動(dòng)力學(xué)，而不是信號(hào)被平均（average）的結(jié)果。該研究發(fā)現(xiàn)，SOS根據(jù)不同活性狀態(tài)，基于*的隨機(jī)波動(dòng)動(dòng)力學(xué)（the dynamics of distinct stochastic fluctuations）來(lái)實(shí)現(xiàn)其調(diào)控作用，而這一現(xiàn)象在集成平均化（ensemble averages）的過(guò)程中是無(wú)法體現(xiàn)的。這一長(zhǎng)期波動(dòng)解釋了變構(gòu)SOS調(diào)控和Ras激活的機(jī)制。
揭示Ras蛋白信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制中的隨機(jī)動(dòng)力學(xué)變化有利于找到治療Ras導(dǎo)致的癌癥和其他細(xì)胞紊亂疾病的新型療法。ELISA試劑盒實(shí)際上，研究人員認(rèn)為這一機(jī)制的揭示對(duì)于很多其他胞內(nèi)信號(hào)蛋白的機(jī)制的研究也具有啟發(fā)作用。
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