[发明专利]用于探测和放大信号的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种装置和方法，用于在利用细胞间通信系统的情况 下探测和放大初级信号以及所述装置和方法的应用，用于指示例如像 磷、硫、氮、荷尔蒙、代谢中间产物、发酵产物等物质。

背景技术

以往用于信号放大的解决方案的缺点是，物质只有从确定的指示 极限起才能进行探测。

US 6555 325B1公开了一种系统，用于探测细胞信号转导级联的 连接与组成部分之间在功能上的相互影响。该发明提供一种稳定耐用 的、可重复的测试系统，用于筛选和识别具有药物作用的物质，这些 物质对细胞受体的活性进行调制或者可与该受体相互影响。特别是识 别出如下的物质，这些物质与G蛋白偶联的、在制药学上起重要作用 的受体相互影响。在此，利用酵母费洛蒙(Pheromon)系统，这是因 为酵母费洛蒙受体同样是G蛋白偶联的受体，G蛋白偶联的受体可与 异位表达的G蛋白偶联的受体成分一起形成异种受体。这样也可以识 别出对非酵母受体起作用的物质。对于功能上相互影响的指示导致了 分泌费洛蒙，该费洛蒙在第二接合型的细胞内刺激这种标记基因的表 达，在所述第二接合型的细胞内，将标记基因置于费洛蒙应答启动子 的控制之下。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种装置和方法，用于探测和放大初级 信号，以便降低对于所要探测的初级信号的指示极限。

依据本发明，该任务通过一种用于探测和放大初级信号的装置得 以解决，该装置包括：

a)第一类型细胞，其中，负责信号分子合成的基因处于通过初级 信号调节的启动子的控制下，以及

b)第二类型细胞，其中，特异基因处于通过所分泌信号分子调节 的启动子的控制下，

从而通过由第一类型细胞接收的初级信号对信号分子分泌进行诱 导，并且初级信号借助第二类型细胞中特异基因受信号分子控制的表 达而得以放大。

按照权利要求2的改进方案，附加地

c)包括第三类型细胞，其中，负责信号分子合成的基因处于如下 启动子的控制之下，所述启动子通过由第一类型细胞分泌的信号分子 来调节，

从而

-通过由第一类型细胞接收的初级信号，通过第一细胞来诱导信 号分子分泌，

-通过信号分子由第一类型细胞分泌，在第三类型细胞内诱导信 号分子分泌并使得初级信号预放大，以及

-初级信号借助第二类型细胞中特异基因受信号分子控制的表达 而得以放大。

细胞具有很多通信系统，细胞通过这些通信系统可与其他细胞交 换信息。这些通信系统通常以信号分子通过细胞分泌到周围介质内为 基础。其他细胞具有适用于这些信号分子的受体系统并可以感知所述 信号分子并对信号分子做出反应。

这种通信系统例如包括微生物的群体感应(Quorum sensing)、酵 母细胞中的氨脉冲(Ammoniakpulse)、费洛蒙系统(例如在酵母细胞 接合时分泌的生长因子，该生长因子在细胞联合体的内部用于细胞之 间的通信)、微生物的病毒因子(病毒因子专门与真核受体结合)或 者免疫性的和影响细胞分化的因子。在这些通信系统中分泌的信号分 子可以在依据本发明的装置和依据本发明的方法中使用。

在群体感应中，例如微生物借助类似荷尔蒙的小信号分子通信。 这一过程在细胞密度调节方面起到决定性作用，其可以使细菌种群类 似于多细胞生物并因此具有优点。此外，属于通过群体感应来调节的 方式有：生产抗生素、共生、变异、病毒，形成生物膜以及一些几种 弧菌属物种的生物发光。称为自诱导物的信号分子由确定的细菌利用 确定的基因来产生，并排到周围的培养基内。细菌具有对于这种配体 的合适的受体系统，并在介质内的信号分子达到一定的浓度之后可以 激活确定基因的转录。在此，存在种群特异性的自诱导物，利用所述 自诱导物，细菌在自己的细菌种群内部进行通信。而相反地，所谓自 诱导物-2实现了不同细菌种群之间的通信(种群间通信)。

在酵母情况下，使用周期性产生的氨脉冲作为菌群之间的信号。 在此，氨脉冲诱导相邻菌群的氨生产。这一点又影响到菌群的空间分 布，这是因为每个氨脉冲均导致暂时妨碍相邻菌群之间的生长区。因 此，菌群优先向没有竞争菌群的相反侧生长。