细胞不断地做出决定，导致分化。例如，胚胎中的细胞做出一系列决定，决定它们在某些情况下是否会变成神经元，在另一些情况下是否会变成肌肉细胞。细胞是如何做出这些决定的?
德克萨斯农工大学和北卡罗莱纳州立大学的研究人员正在研究细胞如何促进决策过程。通过这项工作，他们希望能精确测量细胞组织中特定重要信号蛋白的浓度。此外，他们还将利用这些测量来开发数学模型，以预测和控制细胞分化。
德克萨斯农工大学阿迪麦克费林化学工程系副教授格雷戈里·里夫斯博士说:“我们想了解差异化决策，这样我们最终就能利用它们。”“我们正在设计工具来理解细胞分化，并通过方程来描述这个过程。为了完成这些任务，我们需要了解活组织中蛋白质的浓度。”
然而，确定关键信号蛋白的浓度是极其困难的。为了解决这个问题，里夫斯与北卡罗来纳州立大学的研究人员合作，他们使用实验和分析框架来开发混合-读取分析。混合-读取分析意味着将关键试剂与裂解细胞结合放置，如果目标蛋白存在，则允许发光检测。
然后，研究人员使用蛋白质工程技术制造了两种与目标蛋白质(在这种情况下是溶菌酶)强烈结合的蛋白质。这两种蛋白质结合物融合成两半荧光素酶，荧光素酶是一种产生生物发光的酶，就像你在萤火虫身上看到的那样。
“当目标蛋白被两个工程蛋白结合剂结合时，它将两半荧光素酶结合在一起，产生生物发光，我们可以用它来测量，”里夫斯说。
来自Reeves实验室的研究人员分析了这种方法的数学模型，以预测结合事件产生多少生物发光，使他们能够确定测定的灵敏度。反过来，这将帮助研究人员更深入地了解细胞如何以及为什么做出分化决定。
这项研究的更广泛的影响包括使用这种技术来检测靶蛋白的存在，如抗体或上调的癌症标志物，在细胞裂解液中。
“其他应用，我们将在我的实验室中使用，包括允许我们清洁地测量一些蛋白质，这些蛋白质以前无法在活组织中测量，”里夫斯说。
研究人员还希望进一步将这些方法应用于其他难以在活组织中检测到的分子，如mRNA。
这项工作是与主要作者Nikki McArthur，以及来自北卡罗莱纳州立大学化学和生物分子工程系的Balaji Rao博士，Carlos Cruz-Teran博士和Apoorva Thatavarty合作完成的。这项研究由美国国立卫生研究院下属的尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康和人类发展研究所资助。
这项研究现在由德州农工工程实验站资助，这是一个通过应用研究和开发以及与工业界、政府和学术伙伴合作来解决问题的州机构。