揭开生物细胞的语法

身体中的细​​胞与周围环境交换许多信号。缺乏信号通路可能会对细胞功能产生不利影响并导致疾病。但是，我们几乎不了解细胞语言的词汇。不知道“单词”如何组合在“句子”中。如果已知细胞语法，则可以理解细胞中的复杂过程。KIT的研究人员现在提出了一种解释Angewandte Chemie期刊中细胞信号语法的方法。

“细胞膜上的受体对多种信号分子起反应。它们代表了交流的词汇，”KIT生物界面研究所的Christof Niemeyer解释道。通常，几个空间分布的受体是并行处理的，就像在人类语言中一样，其中几个单词组合在一个句子中。单个单词的确切含义仅由句子的所有组成部分的上下文决定。“借助我们新的MOSAIC方法，我们现在不仅可以解码词汇，还可以解码细胞语言的整个句子。”

为了解决具有确定句子的单个细胞，Niemeyer和他的团队首先将所需信号分子固定在长约100nm的钉板上，精确度为5nm。然后，将数十个这些钉板应用于细胞载体。通过这种方式，许多分子可以以更高的纳米精度排列在更大的区域上。“我们成功地将MOSAIC方法与分子的自组织和微观印刷技术相结合，”Niemeyer说。

根据精确的蓝图，钉板由长DNA分子组成。以自组织的方式，DNA分子然后折叠以形成长度为100nm且宽度为50nm的板，其可以在限定的位置吸收所需的信号分子。pegboard的基础由DNA片段印刷在细胞载体上。这些特定的基础直径为几微米，可以在最大1平方厘米的面积上印刷。通过选择合适的DNA序列，pegboards以正确的方向粘附在正确的基础上。为了证明MOSAIC(多尺度折纸结构作为细胞界面)方法的功能，研究人员在第一项研究中证明，模型细胞系MCF7对具有可变排列密度的pegboard的反应不同。

“许多疾病，如癌症或自身免疫性疾病，可归因于细胞中受体和信号的功能失常。因此，了解复杂的信号通路是未来治疗方法和药物开发的基础，”Niemeyer强调说。