這是一個管道問題：以某種方式透過一系列柔性顯微管道泵水，以幫助識別蛋白質將粘附到哪些DNA片段。這聽起來可能很深奧，但研究人員已經設計出這樣一種系統，以幫助解決生物學中的一個基本問題——細胞如何從基因和蛋白質的波動網路中形成。
該裝置是微流體技術的獨特示例，有時稱為晶片實驗室，它在由與軟性隱形眼鏡相同的玻璃紙狀塑膠製成的微觀管道和儲液器中推動水。該系統由液壓和柔性閥門驅動，透過塑膠小“按鈕”向下壓，以在DNA和蛋白質結合過程中將其捕獲。加州理工學院的生物化學家、該系統的共同設計者塞巴斯蒂安·麥克爾說，除了能夠進行數百次同步測量外，它還可以檢測到其他實驗可能遺漏的分子之間相對較弱、短暫的相互作用。
“瞭解這些相互作用強度非常重要，”麥克爾說。“這基本上是細胞發揮作用的原因。” 基因在被稱為轉錄因子的蛋白質的作用下變得或多或少活躍，每個轉錄因子可以影響數百或數千個其他基因。當一個因子在細胞中變得更加集中時，它將開始啟用它內在親和力較弱的基因，從而可能改變細胞的行為。研究人員希望擁有一張這些相互作用的地圖，他們可以在計算機上進行調整，但獲得轉錄因子影響的概覽可能很費力。
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為了促進這項研究計劃，麥克爾和他的博士生導師斯蒂芬·奎克為他們的裝置配備了一系列啞鈴形注水儲液器[見上方照片]。每個儲液器的兩側都由一個閥門隔開。每個啞鈴的一側都充滿了用熒光分子標記的不同短DNA序列。在另一側，研究人員合成了他們想要研究的轉錄因子並將其固定到位。當蛋白質準備就緒時，他們開啟閥門，DNA擴散到另一側。
研究人員透過用塑膠“按鈕”按壓蛋白質來測量蛋白質和DNA結合的強度。任何與蛋白質結合的DNA都被固定到位，他們透過儲液器中的熒光量來測量其數量。他們在酵母轉錄因子對上測試了他們的系統，並使用這些資料來預測蛋白質將靶向哪些酵母基因，他們在本週的《科學》雜誌上報告說。“我們成功地真正首次全面測量了轉錄因子結合能譜，”麥克爾說。“相對於大多數其他方法的優勢在於它易於擴充套件。”
“我認為這是一篇很棒的論文，”不列顛哥倫比亞大學的系統生物學家卡爾·漢森說。“像這樣的整合平臺……對於研究蛋白質之間的相互作用來說將是一次飛躍，”他說。普林斯頓大學研究生物系統的理論物理學家柯蒂斯·卡蘭也同意，它有望提供轉錄因子-DNA結合的全域性檢視。“原則上，”他說，“他們可以進行真正全面的實驗，這將主導該領域。”