Логіка програмування в білки: розумні біоматеріали, які обчислюють Більшість сучасних «розумних» біоматеріалів реагують простими способами один на один: один вхід виробляє один вихід. Гідрогель може вивільняти ліки під впливом світла, або наночастинка може розкладатися, коли вона стикається з певним ферментом. Але біологія рідко працює в такій ізоляції. Клітини і тканини постійно обробляють кілька сигналів одночасно, і біоматеріали наступного покоління повинні будуть робити те ж саме - вирішувати, коли вивільняти, активувати або локалізувати білок тільки в тому випадку, якщо присутня правильна комбінація тригерів. Райан Гаріос та його співавтори представляють структуру, яка робить це можливим. Замість того, щоб покладатися на повільні хімічні синтези з низьким виходом, вони кодують логіку ТА/АБО/ТАК безпосередньо в білках під час рекомбінантної експресії. Хитрість полягає у використанні інженерних лінкерів, топологія яких визначає «ворота»: розрізані сайти послідовно поводяться як АБО, паралельно як І, а одиночний сайт як ТАК. Ортогональні протеази служать «входами», і матеріал вивільняє свій білковий вантаж тільки при виконанні запрограмованої логічної умови. За допомогою цього підходу команда реалізувала всі 17 можливих поведінок логіки з трьома входами і навіть розширила її до оператора з п'ятьма входами. Вони продемонстрували точне вивільнення білка з магнітних кульок, мультиплексовану доставку з гідрогелів, умовне маркування клітин HER2⁺ та внутрішньоклітинні програми, які вирішують, чи залишається білок на мембрані чи дифундує в цитозоль. Справжній прорив – масштабованість. Оскільки логіка закодована генетично, дизайни можуть бути швидко скомпільовані, виготовлені на бактеріях і очищені в масштабі, що відкриває двері для програмованих методів лікування, адаптивних каркасів для тканинної інженерії та біогібридних систем, де живі клітини та матеріали обчислюються разом. Ця робота вказує на майбутнє, в якому біоматеріали не просто реагують, а фактично вирішують, переносячи булеву логіку з цифрових схем у живі системи. Папір: