在膜支撐的芯片試驗中，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別的圍欄，從而將SOS分子激活的Ras蛋白包圍進來。
揭示活細胞反應過程以及細胞如何響應化學信號的機制將有助于改進當下針對已產(chǎn)生抗性的多種癌癥和其他細胞紊亂疾病的治療方法。ELISA試劑盒一個由美國能源部（DOE）伯克利國立研究所（Berkeley Lab）和加利福尼亞大學伯克利分校的研究小組研究揭示了Ras蛋白家族活性機制。這一蛋白家族是細胞生物信號網(wǎng)絡(luò)的zui重要組成部分之一，也是癌癥發(fā)展主要驅(qū)動因素。該研究成果7月3日刊載在Science期刊上。
活細胞的細胞信號網(wǎng)絡(luò)起始于位于細胞表面的受體蛋白，由這些蛋白檢測并與環(huán)境中的信號作用，之后受體將接受到的信號轉(zhuǎn)化為化學網(wǎng)絡(luò)。盡管胞內(nèi)信號網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行的邏輯運算類似計算機微處理器，然而又有不同之處，即同樣的輸入會產(chǎn)生不一樣的結(jié)果。Ras是膜錨定蛋白家族一員，其活性的激活是細胞信號傳導中關(guān)鍵步驟，其控制胞內(nèi)細胞增殖、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的錯誤激活現(xiàn)象。同時Ras信號的不正常也被認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信號作用的阻力在于如何通過SOS交換因子（exchange factors）激活膜錨定蛋白Ras的重要作用，而SOS活性又通過該蛋白和膜的相互作用調(diào)節(jié)構(gòu)象。這一相互關(guān)系的認識當前是通過細胞生物學研究推斷出來而非直接觀察的結(jié)果。為更好理解通過SOS調(diào)控Ras活性的機制，研究人員需要在膜上直接觀察每個SOS分析與Ras的作用。然后，從膜環(huán)境來研究歷來一直是個挑戰(zhàn)。
此次研究，研究人員使用了膜支撐的芯片平臺。研究人員通過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，從而可以在類似芯片平臺的膜上實時觀察某個蛋白。ELISA試劑盒在此次研究過程中，這一獲得支撐的膜使得研究人員可以捕捉每個SOS分子，從而觀察其激活的膜相關(guān)Ras蛋白的活動，從分子層面對膜環(huán)境的Ras活性進行研究。
該研究證實SOS蛋白（Son of Sevenless）激活 Ras信號的機制。此前認為，活細胞中Ras的激活涉及一些SOS分子，從而使得每個分子的多樣化行為得到平均（average）。這一突變被認為是一種隨機的“噪點”，研究人員多數(shù)認為這是細胞必須克服的一個錯誤。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)換動態(tài)，這意味著研究人員發(fā)現(xiàn)了蛋白信號反應的動態(tài)耦合*基于動力學，而不是信號被平均（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*的隨機波動動力學（the dynamics of distinct stochastic fluctuations）來實現(xiàn)其調(diào)控作用，而這一現(xiàn)象在集成平均化（ensemble averages）的過程中是無法體現(xiàn)的。這一長期波動解釋了變構(gòu)SOS調(diào)控和Ras激活的機制。
揭示Ras蛋白信號傳導機制中的隨機動力學變化有利于找到治療Ras導致的癌癥和其他細胞紊亂疾病的新型療法。ELISA試劑盒實際上，研究人員認為這一機制的揭示對于很多其他胞內(nèi)信號蛋白的機制的研究也具有啟發(fā)作用。
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