偷看一个牢房的日记

法裔美国作家的评论界声誉阿奈多年来，她一直在宣传写日记的好处。当她的作品在1966年出版时，她成为了文学明星。“正是在写日记的时候，我发现了如何捕捉生活的瞬间，”她说。

通过创建分子日记来捕捉细胞的生命时刻，现在已经成为一个家庭手工业。动机很清楚:我们只能正确地将生物学理解为一个动态过程，一种由分子介导的持续的细胞对话。这种唠叨通常涉及基因的开关，通过复杂的相互作用和信号网络进行调节。“人体真正的‘原材料’，”肿瘤学家悉达多·慕克吉在他的新书中写道细胞之歌“不是(静态的)信息，而是信息被细胞激活、解码、转换和整合的方式。”

如何使单元格能够保存日记?几个现有方法利用DNA本身的信息特性，将细胞接收到的信号制成分子记录。¹例如，当细胞事件触发RNA分子的转录时，基因编辑Crispr-Cas9系统已被用于将突变引入细胞基因组中一个明确的目标位点，然后引导dna切割Cas9酶到达该位点。这样，a这家总部位于旧金山的公司能够记录小鼠胚胎发生原肠胚形成阶段细胞状态的变化。²

但是基于DNA的方法需要对细胞进行测序以发现DNA编辑。美国麻省理工学院的一个由神经科学家爱德华·博伊登领导的研究小组想知道，用蛋白质记录细胞日记是否能让读数变得更简单。的概念优雅而简单。^3.这些细胞配备了编码一种不断表达的蛋白质的基因，这种蛋白质会聚集成长丝，构成“录音磁带”。这种蛋白质被标记上了一个表位，这是一种由抗体识别的肽序列，抗体本身带有荧光标记，这样生长的蛋白质丝就可以发光，在光学荧光显微镜下很容易看到。

公开地

经过反复试验，研究人员发现了一种蛋白质(基于细菌中发现的一种蛋白质)大肠杆菌)会聚集成细丝，他们称之为表达记录岛(XRIs)。为了记录一些细胞事件，目标是将其与具有不同表位的纤维形成蛋白的表达结合起来，这样它们就会结合不同的荧光抗体。然后，当事件触发时，XRI包含更多的新子单元，并改变颜色。在检查确保灯丝本身不会干扰细胞的正常行为，并校准生长速度以将灯丝长度与时间流逝联系起来之后，Boyden和同事们展示了他们有一个系统，可以在数天到数周的时间内以不到一天的时间分辨率记录细胞状态的变化。

该团队已经使用该方法记录了特定细胞事件的时间演变，即(小鼠)神经元的去极化。这是神经元激活的一个重要阶段，在这个阶段中，通过离子通道涌入的钠离子或钾离子改变了细胞膜上的电压从“静止”状态。已知去极化伴随着一种叫做c-Fos的蛋白质的表达:一种可以促进其他蛋白质表达的转录因子。相应的c-fos基因是“即时早期基因”启动子的一个例子，其调节行为经常被利用来将细胞刺激(如诱导去极化)与一种蛋白质的表达联系起来，这种蛋白质可以作为事件的报告者。如果c-fos细胞去极化的激活诱导产生XRI的特定标记蛋白亚基，这将该事件的荧光记录烙印到灯丝中。通过使用病毒将XRI系统传输到活老鼠的大脑中，Boyden和同事随后可以检查大脑切片，看看在几天的时间内，神经元刺激是什么时候发生的。人们可以想象，对一种药物做同样的事情，记录它在活体动物体内引起细胞反应的时间和地点。

这种方法目前有局限性，不仅在空间和时间分辨率上，而且，例如，它不能用于分裂细胞。更重要的是，它只创建了细胞活动的大致图像:记录了发生了什么，但没有记录细胞的确切反应。这是一本生理日记，不是分子日记。像以往一样，完整的历史需要多种观点。