研究吞噬作用的难点是什么？吞噬作用最重要的是细胞和细胞相互接触，识别的过程。很长一段时间，没有合适的技术，将特定蛋白展示在细胞膜上。最新的研究显示，人为修饰高尔基体蛋白，能够让这些蛋白转运到细胞膜上（S. Munro, An investigation of the role of transmembrane domains inGolgi protein retention. EMBO J. 14, 4695–4704 (1995). ）；MFG-E8的C2结构域（结合凋亡细胞表面特定磷脂分子的），能够特定结合上高尔基体（A. D. Linstedt, H. P. Hauri, Giantin, a novel conserved Golgimembrane protein containing a cytoplasmic domain of at least 350 kDa. Mol.Biol. Cell 4, 679–693 (1993). ）。
不熟悉这个，你就挡在科研门外了！
发布时间：2016-02-15 00:00 文章来源： 作者：
多细胞生命体的基本功能与组成单位是细胞。细胞的生理生化活动如增殖分化，吞噬，凋亡等等，是生命体发挥整体生理学活动的基石。诸如此类的细胞基本活动，是细胞内复杂信号通路作用下的产物。信号通路是由一系列相互关联蛋白分子相互作用的结果，它影响着下游调控的关键基因表达，进而影响整体的细胞生命过程。可以说，现代科学研究，是一门艺术。
【合成生物学】，是画笔。
合成生物学思维
合成生物学，是当今研究细胞生命活动进程的“基本演绎法”。
合成生物学是21世纪兴起的生命科学分支，它处在生物学和生物工程学交叉地带，所以至今没有一个公认的准确定义。它是基于现代分子生物学原理，利用生物学技术，设计、重建生物模块和系统。目前，它集中于在亚细胞水平模拟和操控生物分子。
合成生物学一个最显著的特征，是通过人工设计、编辑、组装基因以及蛋白分子，导入细胞，实现特定目的。具体的目的可能是为了研究某个生物学过程；或是将细胞作为“生产加工厂”，获得我们需要的产物。并且，它的终极目标是能够在非细胞环境下，人工合成模拟，可控的细胞生物学过程（如图，让细胞“绕过”特定的生命过程）。
合成生物学方法
合成生物学当前主要集中在亚细胞水平的研究。早期的研究方法如传统的基因敲除、过表达、化学抑制剂，不足以应付当前复杂信号通路研究。一个是随着研究深入，信号通路环路（如下图，仅仅是癌症相关信号通路的一小个环节），反馈机制冗杂，一对一的研究策略工作量太大。又如化学激动剂/抑制剂，可能存在脱靶现象，不够准确。
现今合成生物学方法，包含了目前所有分子生物学，细胞分子生物学技术，这些技术能够让我们准确定量特定蛋白的多少，操控目标基因的表达。这些方法，让我们能够鉴定每个信号通路的核心分子模块。比如：现研究证明SH2结构域和磷酸化没关系，仅仅起到细胞结合作用。以这种模式，简化实验复杂程度。
目前比较新的，热门的合成生物学技术方法有：光遗传学，化学诱导的二聚体模型（CID），合成配体受体激活技术（RASSL）。
光遗传学
光遗传学包括光二聚作用系统和光激活基因表达系统。
光二聚作用系统是基于特定蛋白的互补区域，在光刺激下出现二聚现象。科学家现在发现的一类光敏蛋白，能够自由修饰在目的蛋白中，而不影响目的蛋白本身的生物学功能。比如CRY2和CIB1，能够在蓝光的刺激下聚合。更有趣是是一类可控的光敏蛋白。比如Phy和PIF，在650nm波长刺激下聚合，在750nm波长刺激下又能分离。
超屌的是一类光二聚作用系统如TULIP，利用LOV2以及PDZ光敏蛋白，突变这两个光敏蛋白的特定位点，能够调节聚合的强度。利用这种可调的光二聚系统，不仅仅能够开关目的信号通路，还能控制信号通路的强度。
光激活基因表达系统举个栗子：用光遗传学手段，利用bHLH转录因子，控制神经元分化。
这个例子是光遗传学进展的重要体现，它摆脱了在细胞膜水平利用光遗传学系统。进一步，将光遗传学用于基因转录，用一束光！激活特定基因的表达。当然，他发了Science。同时在Nature，被专家评论，且引用率极高。
CID
CID是通过过特殊的小分子，诱导互补蛋白区域二聚作用。比如利用雷帕霉素，诱导FKBP和FRB的结合
研究吞噬作用的难点是什么？吞噬作用最重要的是细胞和细胞相互接触，识别的过程。很长一段时间，没有合适的技术，将特定蛋白展示在细胞膜上。最新的研究显示，人为修饰高尔基体蛋白，能够让这些蛋白转运到细胞膜上（S. Munro, An investigation of the role of transmembrane domains inGolgi protein retention. EMBO J. 14, 4695–4704 (1995). ）；MFG-E8的C2结构域（结合凋亡细胞表面特定磷脂分子的），能够特定结合上高尔基体（A. D. Linstedt, H. P. Hauri, Giantin, a novel conserved Golgimembrane protein containing a cytoplasmic domain of at least 350 kDa. Mol.Biol. Cell 4, 679–693 (1993). ）。
利用CID系统，通过化学二聚体，它能够让快速诱导两个蛋白的聚合。将FKBP融合在CAAX，将FRB融合到C2结构域，利用CID系统。FKBP和FRB聚合作用直接将C2转运到细胞膜表面，识别凋亡细胞特定标志。人为的提升巨噬细胞的“食欲”。
RASSL
RASSL是将G蛋白偶联受体（GPCRs）改造，使得这类受体对特定的人造配体产生作用，对它本身的配体视而不见。G蛋白偶联受体，是一大类受体，能够用来激活一系列G蛋白家族成员表达，它有多重要我这边就不多说了。为什么要改造这个受体？是为了能让我们能够特定的激活这个信号通路，而不受任何外在的影响，这个在研究特定生物学进程是非常重要的思路。
再举个栗子
GPCRs活体模型研究中，困扰人的是很多杂七杂八的胞外配体。怎么办！利用RASSL技术改造GPCRs。在研究细胞趋化作用中，比如一类趋化因子结合受体，就是GPCRs。RASSL改造后的细胞，能够被人为“下套”，向配体浓度高的部位趋化运动。这个对免疫系统研究具有重要意义。Park 等人就利用RASSL系统，将T细胞，人脐带静脉内皮细胞定向移动到趋化中心。
合成生物未来
调控细胞进程，操控特定蛋白，仅仅是合成生物学的第一步。目前的研究证明，合成生物学，能够诱导细胞特定的行为，如吞噬和趋化，能够“纠正”细胞的病理情况。合成生物学，大大扩展了细胞工程学的使用范围。
使得合成生物学，具有向临床性研究转化的潜能。比如通过改造细胞的趋化作用和吞噬作用，能够特定性清除病人体内的特定细胞或分子。利用合成生物学，绕过某些细胞机制，能够给予病理情况下细胞所缺失的生物学功能，而尽可能的不影响细胞本身的生理学活动，保证生物安全性。合成生物学将成为细胞治疗的关键技术。