设计：真“碳基电路”：用蛋白质逻辑门把细胞变成计算机 | Science( 二 )
文章的第一作者陈子博说：“我们已经用无细胞提取物、酵母细胞和T细胞中的纯化成分证明了其功能 。 ”
如何设计？ 那么 ， 这样的“碳基电路”具体是怎么设计的？
原则上 ， 可以使用一组异二聚体分子从头设计各种逻辑门 。
举个例子 ， 给定异二聚体对 A 和 A’ ， B 和 B’ ， C 和 C’ 。 通过遗传融合 A’ 和 B ， 以及 B’ 和 C ， 可以构建调节 A 和 C’ 的关联关系的与门 。
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其中涉及到的条件是：
首先 ， 应该有许多相互正交的异二聚体对 ， 这样门的复杂度就不会受到单个元素数量的限制 。
第二 ， 构件应该是模块化的 ， 并且在结构上应相似 。
第三 ， 单个构件应该具有同多个不同的、亲和力可调节的伙伴结合的能力 ， 以使输入能通过破坏预先存在的低亲和力相互作用 ， 来执行取反操作 。
第四 ， 相互作用应该是协同（cooperative）的 ， 这样 ， 门激活对输入中化学计量的失衡就不敏感 。
具体到这项研究中 ， 为了满足条件 1 ， 研究人员采用具有氢键网络介导特异性、相互正交设计的异二聚体集合 ， 来进行逻辑门构建 。
异二聚体接口共享相同的 4 个螺旋束拓扑 ， 以满足条件 2 。
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共享的交互接口限制了异二聚体对之间的串扰数量 ， 这样一来 ， 绑定亲和力的层次结构能满足条件 3 。
最后 ， 通过构建单体融合体（上面例子中提到的 A’ 和 B ， B’ 和 C）来满足条件 4 。
以下 ， 将 A + A’-B + B’ 这样的系统称为诱导二聚化 ， A 和 B’ 称为单体 ， A’-B 称为二聚体 。
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诱导二聚化系统（6个残基接头）的示意图如下 。
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实验中 ， 二聚体显示出了协同结合 。
于是 ， 使用nMS ， 研究人员探讨了由 2 个二聚体 1’-3 和 3-2’， 以及单体 1 和 2 作为输入 ， 构成的双输入与门（AND）的协作性 。
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在实验中 ， 研究人员仅观察到非常少量的异三聚体和异二聚体 ， 进一步证明该方法具有高协同性 。
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研究人员还构造了一个 1’-4’ ， 4-3’ ， 3-2’ 的三输入与门 ， 结果与量输入与门相似 ， 完整的五聚体复合物的丰度仅在大于输入化学计量浓度的浓度下略有下降 。
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在此基础上 ， 研究人员构建了多种基于 2-输入和 3-输入的 CIPHR 逻辑门 。
具体方法是 ， 各个DHD的单体通过遗传融合与目标效应蛋白相连 ， 从而使输入（连接的异二聚体亚基）控制效应蛋白的共定位或解离 。
通过设计的蛋白对之间的同源结合 ， 和涉及多特异性相互作用的竞争性结合 ， 来构建逻辑门 。
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给免疫细胞延寿 现在 ， 我们可以用和计算机相同的运行方式在分子水平上控制生命 ， 这对未来药物和合成生物学具有重要意义 。
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