新型固态系统实现了生物材料的无冰箱储存

新型固态系统实现了生物材料的无冰箱储存大多数生物材料都以液体或冻干粉末的形式储存，并在保质期内保持低温。这是通过一个复杂的、由冰箱和冰柜组成的综合系统（称为冷链）来实现的。这需要对设备和基础设施进行大量投资，因此维护费用昂贵，而且冷链容易受到运输延误、停电、设备故障和人为错误的影响。为了解决与冷链相关的问题，加州州立理工大学（CalPoly）的研究人员开发出了一种用于存储和运输生物材料的突破性平台，他们认为这种平台在医学和科学界有着巨大的应用潜力。为了开发新的存储平台，研究人员从家庭药柜中汲取了灵感，因为在家庭药柜中，药物是以液体、粉末胶囊和药片的形式存储的。因此，他们着手开发一种以不起眼的药片为基础的平台，使生物材料能够压缩成固态。该研究的通讯作者贾文-奥扎说："正如药片改变了我们的服药方式一样，固态存储平台为我们处理和使用生物材料开辟了新的可能性，释放了现有疗法和新兴生物技术的潜力。"药片在生物材料或生物制品的储存和处理方面具有冷链所不具备的优势。首先，它们可以在室温下储存。而且，在需要时，药片可以溶解在水中。奥扎说："我们的创新让生物制剂的储存和使用变得像Alka-Seltzer片剂一样简单，只需将它滴入水中，混合均匀，就可以使用了。"研究人员依靠的是集成到固态片剂平台中的无细胞蛋白质合成（CFPS）系统。CFPS利用含有核糖体、酶、DNA和氨基酸等生物机械成分的溶液快速生产蛋白质，但不使用活细胞。CFPS已被用于药物发现和生产、按需制造疫苗和检测病原体的生物传感器。在这里，CFPS反应的各组分被混合在一起，并通过一种叫做冻干的过程，在高真空下对冷冻产品进行冷冻和脱水，从而制成一种稳定的制剂。然后将其压制成固态颗粒。左图：冻干前后的CFPS混合物。中间：正在压制成固态颗粒的材料：压制成固态颗粒的材料。右图：放入水中后溶解的颗粒Brookwell等人/加州州立理工大学研究人员能够证明固态系统能够支持复杂的生化混合物。当把含有能够解码遗传信息、制造RNA和蛋白质的细胞机器的颗粒加入水中时，它就会重新激活并解码信息，就像它仍然在细胞内一样。然后，他们将CRISPR-Cas9基因编辑系统集成到颗粒中，发现它在固态储存后也同样被激活。研究人员说，基于片剂的新型储存和处理方法使用简单，不需要专业培训，因此适合广泛应用。例如，在没有冷链的偏远地区室温储存治疗药物，以便按需激活。但他们认为，这种技术的应用不仅限于改善生物材料的储存和处理。对药片涂层进行改良可以帮助固态存储平台抵御高温、潮湿和化学品等极端环境。这些变化最终可能使胰岛素等注射药物以口服形式服用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373439.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373439.htm

科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展

科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展东京理工大学开发了一种新的无细胞蛋白质结晶（CFPC）方法，包括直接的蛋白质结晶，是结构生物学领域的一个重大进步。这项技术将使我们能够分析用传统方法无法研究的不稳定的蛋白质。分析这些将增加我们对细胞过程和功能的了解。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323455.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323455.htm

揭开大脑疾病的秘密：当蛋白质陷入固态时

揭开大脑疾病的秘密：当蛋白质陷入固态时研究人员利用先进的光学技术研究了与神经退行性疾病相关的蛋白质聚集体的形成。通过分析一种与渐冻症有关的蛋白质，他们对蛋白质从液态到固态的转变有了前所未有的深入了解，从而揭示了阿尔茨海默氏症和渐冻症等疾病的真相。上图是显示蛋白质凝结相互作用的纳米扫描图像。资料来源：悉尼大学这种液态到固态的转变会引发所谓的淀粉样纤维的形成。淀粉样纤维可在神经元中进一步形成斑块，导致神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症。悉尼大学的生物医学工程师与剑桥大学和哈佛大学的科学家合作，现已开发出精密的光学技术，可近距离监测这些蛋白质聚集体的形成过程。通过测试一种与肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）有关的蛋白质，悉尼大学的工程师们密切监测了这种蛋白质从液相到固相的转变过程。三维共聚焦显微镜扫描培养24小时的FUS蛋白质凝结物，显示了这项研究揭示的特征性核壳结构。资料来源：悉尼大学这项研究发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上，其主要作者沈怡博士说："这是从基础角度理解神经退行性疾病如何发展的巨大进步。"生物医学工程学院高级讲师、悉尼大学纳米研究所成员DanieleVigolo博士说："我们现在可以在纳米尺度（百万分之一米）上直接观察到这些关键蛋白质从液态向固态的转变。蛋白质在液-液相分离过程中经常会形成凝结物，这种凝结物广泛存在于关键和健康的生物功能中，例如人类胚胎的形成。这一过程有助于蛋白质浓度至关重要的生化反应，还能促进健康的蛋白质-蛋白质相互作用。"Vigolo和沈的研究团队。资料来源：悉尼大学沈博士是化学与生物分子工程学院（SchoolofChemicalandBiomolecularEngineering）的ARCDECRAFellow，同时也是悉尼纳米研究中心（SydneyNano）的成员。"这可能导致与神经退行性疾病相关的异常结构，因为蛋白质不再表现出快速还原成液态的能力。因此，监测凝结动态至关重要，因为它们会直接影响病理状态，"她说。世界上首次对这一过程进行的纳米级光学观测使研究小组得以确定，从液态到固态蛋白质的转变始于蛋白质凝聚物的界面。这个相变窗口还揭示了这些蛋白质团聚体的内部结构是异质的，而以前人们认为它们是均质的。Vigolo博士说："我们的发现有望从根本上大大提高我们对神经退行性疾病的认识。这意味着一个充满希望的新研究领域，可以让我们更好地了解阿尔茨海默病和渐冻症是如何在大脑中发展的，这些疾病影响着全球数百万人。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379653.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379653.htm

科学家揭示蛋白质如何驱动癌症生长

科学家揭示蛋白质如何驱动癌症生长在圣路易斯华盛顿大学医学院、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所、杨百翰大学以及世界各地其他机构的领导下，临床蛋白质组肿瘤分析联合会对驱动癌症的关键蛋白质及其调控方式进行了研究。研究结果于8月14日发表在《细胞》（Cell）和《癌细胞》（CancerCell）杂志上的一组论文中。临床肿瘤蛋白质组学分析联合会由美国国立卫生研究院（NIH）国家癌症研究所资助。资深作者、华盛顿大学戴维-英格利希-史密斯医学特聘教授丁力博士说："在我们开发更好的癌症疗法的努力中，这种对驱动肿瘤生长的蛋白质的新分析是继癌症基因组测序之后的下一步。通过过去的癌细胞基因组测序工作，我们确定了近300个驱动癌症的基因。现在，我们正在研究这些癌基因所启动的机器的细节--实际导致细胞分裂失控的蛋白质及其调控网络。我们希望这项分析能成为癌症研究人员开发多种肿瘤类型新疗法的重要资源。"研究人员分析了涉及10种不同类型癌症的约1万个蛋白质，他们强调了大量数据在这类分析中的重要性；其中许多重要的癌症驱动蛋白在任何一种癌症中都很罕见，如果对肿瘤类型进行单独研究，就不可能发现这些蛋白。这项分析包括两种不同类型的肺癌以及结直肠癌、卵巢癌、肾癌、头颈癌、子宫癌、胰腺癌、乳腺癌和脑癌。丁力也是巴恩斯犹太医院和华盛顿大学医学院西特曼癌症中心的研究成员。他介绍谁哦"当我们对多种癌症类型进行综合分析时，我们就能提高检测导致癌症生长和扩散的重要蛋白质的能力。综合分析还能让我们找出驱动不同类型癌症的主要共同机制。"除了单个蛋白质的功能外，这些数据还能让研究人员了解蛋白质之间是如何相互作用来促进癌症生长的。如果两种蛋白质的水平相互关联--例如，当其中一种蛋白质的水平较高时，另一种蛋白质的水平也总是较高--这就表明这两种蛋白质是作为伙伴作用的。破坏这种相互作用可能是阻止肿瘤生长的一种有效方法。这些研究（包括丁和布罗德研究所的加德-格茨博士共同领导的一项研究）还揭示了通过化学改变蛋白质以改变其功能的不同方法。研究人员记录了这种化学变化--称为乙酰化和磷酸化的过程--如何改变DNA修复、改变免疫反应、改变DNA的折叠和包装方式，以及其他可能在癌症发生过程中发挥作用的重要分子变化。这项研究还揭示了免疫疗法的有效性。检查点抑制剂等免疫疗法通常对突变较多的癌症最有效，但即便如此，它们也并非对所有患者都有效。研究人员发现，大量突变并不总是导致异常蛋白质的大量存在，而异常蛋白质正是免疫系统攻击肿瘤的目标。丁说："对某些癌症来说，即使突变有可能产生肿瘤抗原，但如果没有异常蛋白表达或表达很少，这种突变就可能不是治疗的靶点。这可以解释为什么有些病人对免疫疗法没有反应，即使他们似乎应该对免疫疗法有反应。因此，我们的蛋白质组学调查涵盖了肿瘤抗原的表达谱，对于设计针对选定突变的新免疫疗法特别有用。"在另一项研究中，丁的团队确定了DNA甲基化模式，这是另一种能影响基因表达方式的化学变化。这种模式可能是癌症的关键驱动因素。在一项重要发现中，研究小组确定了在某些肿瘤类型中抑制免疫系统的分子开关。这组四项研究的最后一篇论文向更广泛的研究界提供了联盟使用的数据和分析资源。她说："总的来说，这种对多种癌症类型进行的彻底蛋白质组学和化学修饰分析--与我们长期积累的癌症基因组学知识相结合--提供了另一层信息，我们希望这些信息能帮助解答癌症是如何生长并设法躲避我们的许多最佳治疗方法的许多持续存在的问题。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377313.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377313.htm

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密该工具由KAUST生物信息学研究员MaxatKulmanov及其同事开发，在预测蛋白质功能方面优于现有的分析方法，甚至能够分析现有数据集中没有明确匹配的蛋白质。该模型被称为DeepGO-SE，它利用了类似于Chat-GPT等生成式人工智能工具所使用的大型语言模型。然后，它根据蛋白质工作方式的一般生物学原理，利用逻辑蕴含得出关于分子功能的有意义的结论。从本质上讲，它通过构建部分世界模型（在本例中为蛋白质功能），并根据常识和推理推断出在这些世界模型中应该发生的事情，从而赋予计算机逻辑处理结果的能力。一种新的人工智能（AI）工具能对未知蛋白质的功能进行逻辑推理，有望帮助科学家揭开细胞内部的奥秘。图片来源：©2024KAUST;IvanGromicho他补充说："这种方法有很多应用前景，"KAUST生物本体论研究小组负责人罗伯特-霍恩多夫（RobertHoehndorf）说，"特别是当需要对神经网络或其他机器学习模型生成的数据和假设进行推理时。"库尔曼诺夫和霍恩多夫与KAUST的斯特凡-阿罗德（StefanArold）以及瑞士生物信息学研究所的研究人员合作，评估了该模型破译那些在体内作用未知的蛋白质功能的能力。该工具成功地利用了一种鲜为人知的蛋白质的氨基酸序列数据及其与其他蛋白质的已知相互作用，并精确地预测了其分子功能。该模型非常精确，在一次国际功能预测工具竞赛中，DeepGO-SE在1600多种算法中名列前20位。KAUST团队目前正在利用这一工具研究在沙特阿拉伯沙漠极端环境中生长的植物中发现的神秘蛋白质的功能。他们希望这些发现将有助于确定生物技术应用中的新型蛋白质，并希望其他研究人员也能使用这一工具。库尔曼诺夫解释说："DeepGO-SE分析未表征蛋白质的能力可以促进药物发现、代谢通路分析、疾病关联、蛋白质工程、筛选感兴趣的特定蛋白质等任务。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418103.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418103.htm

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”人们普遍认为，减少肉类和奶酪的消费，转而食用植物食品是有益的。然而，当我们在超市的冷藏区面对传统的动物性食品和环保的替代蛋白质之间做出选择时，我们并不总是做出具有环保意识的选择。尽管现在很多植物性食品都有很好的风味，但往往缺乏"正确"的口感。此外，一些植物蛋白替代品在加工过程中会消耗资源，因此并不具有可持续性。但是，如果有可能制造出可持续的、富含蛋白质且口感适宜的食品呢？哥本哈根大学的最新研究为这一设想提供了动力。关键是什么？蓝绿藻。这种蓝绿藻并不是夏天在海中成为毒汤的那种臭名昭著的蓝绿藻，而是无毒的蓝绿藻。在玻璃管中培养微藻的封闭式光生物反应器。图片来源：IGV生物技术公司，CCBY-SA3.0DEED"蓝绿藻是一种活的生物体，我们已经能够让它们产生一种它们无法自然产生的蛋白质。尤其令人兴奋的是，这种蛋白质是以纤维状形成的，有点像肉类纤维。"食品科学系的PoulErikJensen教授说："我们有可能将这些纤维用于植物性肉类、奶酪或其他一些我们追求特殊口感的新型食品中。"在一项新的研究中，詹森和哥本哈根大学等机构的研究人员表明，通过将外来基因插入蓝藻，蓝藻可以作为新蛋白质的宿主生物。在蓝藻体内，这种蛋白质以细线或纳米纤维的形式组织起来。最少的加工-最大的可持续性全世界的科学家都把蓝藻和其他微藻作为潜在的替代食品。部分原因是蓝藻和其他微藻与植物一样，通过光合作用生长，部分原因是它们本身含有大量蛋白质和有益健康的多不饱和脂肪酸。"能够操纵一个活的生物体生产出一种新型蛋白质，并将其自身组织成线，这种程度是很少见的，而且非常有前途。此外，由于蓝藻依靠水、大气中的二氧化碳和太阳光生存，因此它是一种很容易持续生长的生物。这项成果赋予蓝藻作为可持续原料的更大潜力，"专门从事植物性食品和植物生物化学研究的普尔-埃里克-延森（PoulErikJensen）热情洋溢地说道。世界各地的许多研究人员都在努力为植物性食品（如豌豆和大豆）开发富含蛋白质的质地增强剂。然而，这需要大量的加工过程，因为需要将种子磨碎并从中提取蛋白质，以获得足够高的蛋白质浓度。"如果我们能在食品中利用整个蓝藻，而不仅仅是蛋白质纤维，就能最大限度地减少所需的加工量。"詹森说："在食品研究中，我们力求避免过多的加工，因为这不仅会影响食材的营养价值，还会消耗大量能源。"“明天的牛”教授强调说，从蓝藻开始生产蛋白质链还需要相当长的时间。首先，研究人员需要弄清楚如何优化蓝藻蛋白质纤维的生产。但詹森对此持乐观态度："我们需要对这些生物进行改良，以生产更多的蛋白质纤维，同时'劫持'蓝藻为我们工作。这有点像我们劫持奶牛为我们生产大量牛奶。只不过在这里，我们避免了任何有关动物福利的伦理考虑。我们不会在明天就达到目标，因为我们必须学会解决生物体内的一些新陈代谢难题。但我们已经在这个过程中了，我相信我们一定能成功，如果是这样，这就是制造蛋白质的终极方法。"一些国家已经开始工业化种植螺旋藻等蓝藻，主要用于健康食品。生产通常在露天下的“赛道池塘”中进行，或在光生物反应器室中进行，生物在玻璃管中生长。詹森认为，丹麦是建立"微藻工厂"生产加工蓝藻的理想之地。丹麦拥有具备适当技能的生物技术公司和高效的农业部门。"丹麦农业原则上可以生产蓝藻和其他微藻，就像今天生产乳制品一样。可以每天收获或挤出一部分细胞作为新鲜的生物质。通过浓缩蓝藻细胞，你可以得到一种看起来像香蒜酱，但含有蛋白质链的东西。只需极少的加工，它就可以直接加入食品中。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422274.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422274.htm