这是一个管道问题:通过一系列柔性微观管泵送水,这有助于识别蛋白质将粘附的DNA。它可能听起来很可能,但研究人员已经设计了这样一个系统,以帮助解决生物学的根本问题—细胞如何从波动的基因和蛋白质网络中形成。

该器件是微流体技术的独特示例,有时称为实验室芯片,将来自与与柔软的隐形眼镜相同的玻璃体塑料塑料制成的微观管和储存器中的水。由液压和柔性阀门提供动力,系统按压塑料的小“按钮”,以捕获DNA和蛋白质在结合在一起。除了加州理工学院的系统的共同设计师Biochemist Sebastian Maerkl表示,除了能够执行数百个同时测量,可以检测到其他实验可能错过的分子之间的相对较弱的,等待的分子之间的短暂相互作用。

“知道这些互动优势是什么真正重要的是,”Maerkl说。 “这基本上是什么让细胞功能。”基因在称为转录因子的蛋白质中变得或多或少有效,每个蛋白质可以影响数百或数千个其他基因。由于一个因子变得更浓缩,它将开始激活它具有较少的内在亲和力,潜在地改变细胞的行为。研究人员希望有一张这些互动的地图,他们可以在计算机上小提琴,但是获得转录因子的鸟瞰的鸟瞰效果可能是费力的。

为了促进这项研究计划,Maerkl和他的博士顾问斯蒂芬Quake给了他们的设备一系列哑铃形充水库[见上面的照片]。每个储存器的两侧用阀门分开。每个哑铃的一侧填充有用荧光分子标记的不同短序列的DNA。在另一方面,研究人员合成了他们想要研究并将其固定到位的转录因子。当蛋白质准备就绪时,它们打开阀门并将DNA扩散到另一侧。

研究人员测量了通过用塑料“按钮”在蛋白质上压下键合的蛋白质和DNA的强度。捕获与蛋白质结合的任何DNA,它们通过储存器中的荧光量测量其量。他们在一对酵母转录因子上测试了它们的系统,并使用数据预测蛋白质将靶向的酵母基因,他们在本周报告 科学。 “我们设法真正掌握了转录因子绑定能量景观的第一次全面测量,”Maerkl说。 “大多数其他方法的优势是它很容易缩放。”

“我认为这是一篇美妙的论文,”英国哥伦比亚大学的Systems Biogart Carl Hansen说。他说:“像这样的综合平台一样......将是蛋白质之间的相互作用的量子飞跃。它承诺全球转录因子视图–DNA绑定,普林斯顿大学的Curtis Callan,是研究生物系统的理论物理学家。 “原则上,”他说,“他们可以做真的很全面的实验,只会占据田地。”