Science｜Caleb Bashor团队杨晓宇等开发人工磷酸化信号网络：快速响应与模块化设计驱动的精准细胞工程

主要观点总结

本文介绍了磷酸化信号网络在细胞适应环境变化、传递外界信号以及执行复杂细胞功能中的关键作用。美国莱斯大学的Caleb Bashor团队在人体细胞内构建了一个全新的磷酸化信号网络设计框架，通过模块化蛋白质结构域的组合和功能优化，实现了快速可逆、动态响应的人工信号网络。该研究为开发基于细胞的生物传感器和智能化的细胞治疗平台提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 磷酸化信号网络在细胞功能中的关键作用

磷酸化信号网络是细胞适应环境变化、传递外界信号以及执行复杂细胞功能的关键。它通过酶促磷酸化和去磷酸化循环，将胞外信号转化为细胞内部的响应。

关键观点2: 磷酸化信号网络设计的挑战与突破

磷酸化信号网络的工程化研究尚处于起步阶段，尤其是在哺乳动物细胞中。来自美国莱斯大学的Caleb Bashor团队在人体细胞内构建了一个全新的磷酸化信号网络设计框架，实现了快速可逆、动态响应的人工信号网络。

关键观点3: 人工磷酸化信号网络的设计框架

该研究通过模块化蛋白质结构域的组合和功能优化，构建了人工激酶和磷酸酶，并实现了人工信号网络的快速响应。该框架具备高度的模块化和可编程性，能够通过多层级连接和信号放大实现复杂的信号处理功能。

关键观点4: 人工磷酸化信号网络的潜在应用

人工磷酸化信号网络在生物传感、细胞治疗以及其他生物技术应用中具有重要的潜在应用价值。它们可以用于实时监测和响应分钟级的生理或病理事件，为精准医疗提供强有力的支持。

文章预览

磷酸化信号网络在细胞适应环境变化、传递外界信号以及执行复杂细胞功能中起到了关键作用。这种动态而复杂的信号网络通过酶促磷酸化和去磷酸化循环，将胞外信号迅速而高效地转化为细胞内部的多种响应，包括基因表达、分泌代谢、细胞迁移等生物学过程。在高等动物的细胞中，磷酸化信号网络构成了一个多层级的体系，允许细胞在极短的时间内对外界刺激做出适应性反应。这种快速的动态调控能力是许多重要生物学过程得以实现的基础。 然而，尽管磷酸化信号网络在自然界中表现出卓越的复杂性和高效性，其人工设计与重构却面临诸多挑战。与遗传电路的工程化相比，磷酸化信号网络的设计因其动态性和快速性而更加复杂。在基因工程领域，模块化的启动子和编码区的组合设计已催生了多种复杂的基因电路，同时也开发出了一系列的模型 ………………………………