在膜支撐的芯片試驗中，納米修飾的鉻金屬線(xiàn)（10 nm高100 nm款）將獲支撐的雙層膜分割成微米級別的圍欄，從而將SOS分子激活的Ras蛋白包圍進(jìn)來(lái)。

    揭示活細胞反應過(guò)程以及細胞如何響應化學(xué)信號的機制將有助于改進(jìn)當下針對已產(chǎn)生抗性的多種癌癥和其他細胞紊亂疾病的治療方法。ELISA試劑盒一個(gè)由美國能源部（DOE）伯克利國立研究所（Berkeley Lab）和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究小組研究揭示了Ras蛋白家族活性機制。這一蛋白家族是細胞生物信號網(wǎng)絡(luò )的zui重要組成部分之一，也是癌癥發(fā)展主要驅動(dòng)因素。該研究成果7月3日刊載在Science期刊上。

    活細胞的細胞信號網(wǎng)絡(luò )起始于位于細胞表面的受體蛋白，由這些蛋白檢測并與環(huán)境中的信號作用，之后受體將接受到的信號轉化為化學(xué)網(wǎng)絡(luò )。盡管胞內信號網(wǎng)絡(luò )執行的邏輯運算類(lèi)似計算機微處理器，然而又有不同之處，即同樣的輸入會(huì )產(chǎn)生不一樣的結果。Ras是膜錨定蛋白家族一員，其活性的激活是細胞信號傳導中關(guān)鍵步驟，其控制胞內細胞增殖、分化和存活。已知Ras基因的變異是*發(fā)現的與人類(lèi)癌癥相關(guān)的變異，目前已經(jīng)發(fā)現約1/3的癌癥發(fā)生了Ras的錯誤激活現象。同時(shí)Ras信號的不正常也被認為是其他疾病例如糖尿病、免疫相關(guān)疾病和炎癥紊亂等的致病因子。理解Ras信號作用的阻力在于如何通過(guò)SOS交換因子（exchange factors）激活膜錨定蛋白Ras的重要作用，而SOS活性又通過(guò)該蛋白和膜的相互作用調節構象。這一相互關(guān)系的認識當前是通過(guò)細胞生物學(xué)研究推斷出來(lái)而非直接觀(guān)察的結果。為更好理解通過(guò)SOS調控Ras活性的機制，研究人員需要在膜上直接觀(guān)察每個(gè)SOS分析與Ras的作用。然后，從膜環(huán)境來(lái)研究歷來(lái)一直是個(gè)挑戰。

    此次研究，研究人員使用了膜支撐的芯片平臺。研究人員通過(guò)固定模式組裝金屬納米結構，并置入二氧化硅基質(zhì)中，從而形成脂質(zhì)層，而膜芯片由這種脂質(zhì)層構建而成。這種金屬結構允許胞膜蛋白以一定間距排列在膜上，從而可以在類(lèi)似芯片平臺的膜上實(shí)時(shí)觀(guān)察某個(gè)蛋白。ELISA試劑盒在此次研究過(guò)程中，這一獲得支撐的膜使得研究人員可以捕捉每個(gè)SOS分子，從而觀(guān)察其激活的膜相關(guān)Ras蛋白的活動(dòng)，從分子層面對膜環(huán)境的Ras活性進(jìn)行研究。

    該研究證實(shí)SOS蛋白（Son of Sevenless）激活 Ras信號的機制。此前認為，活細胞中Ras的激活涉及一些SOS分子，從而使得每個(gè)分子的多樣化行為得到平均（average）。這一突變被認為是一種隨機的“噪點(diǎn)”，研究人員多數認為這是細胞必須克服的一個(gè)錯誤。而此次研究顯示，該蛋白隨著(zhù)活性傳輸信息而在不同狀態(tài)之間轉換動(dòng)態(tài)，這意味著(zhù)研究人員發(fā)現了蛋白信號反應的動(dòng)態(tài)耦合*基于動(dòng)力學(xué)，而不是信號被平均（average）的結果。該研究發(fā)現，SOS根據不同活性狀態(tài)，基于*的隨機波動(dòng)動(dòng)力學(xué)（the dynamics of distinct stochastic fluctuations）來(lái)實(shí)現其調控作用，而這一現象在集成平均化（ensemble averages）的過(guò)程中是無(wú)法體現的。這一長(cháng)期波動(dòng)解釋了變構SOS調控和Ras激活的機制。

    揭示Ras蛋白信號傳導機制中的隨機動(dòng)力學(xué)變化有利于找到治療Ras導致的癌癥和其他細胞紊亂疾病的新型療法。ELISA試劑盒實(shí)際上，研究人員認為這一機制的揭示對于很多其他胞內信號蛋白的機制的研究也具有啟發(fā)作用。