研究人员可以改造细胞来表达新基因并产生特定蛋白质，从而为细胞提供新的功能。但是，向细胞提供如何组织和使用这些新部件的说明要困难得多。现在，威斯康星大学麦迪逊分校研究人员的新工具提供了解决这个问题的创新方法。

细胞所做的一切都取决于分子在细胞内的组织方式。在我们的细胞(所有细胞)内部，蛋白质和其他分子经历组织和重组以执行细胞功能。就像一队通勤列车按照预定的时间间隔沿着不同的路线行驶一样，细胞内的蛋白质在时间和空间上进行组织，以执行复杂但可预测的功能。

虽然细胞内组织分子的需求在生物体中是普遍存在的，但负责这种组织的特定蛋白质和机制却有所不同。例如，在细菌细胞特有的系统中，蛋白质MinD和MinE(统称为MinDE)沿着细胞膜相互作用，产生波状图案，有助于细胞内分子的运动。

当分子在细胞内无法正确组织时，可能会产生严重后果，包括细胞分裂不均匀以及细胞内部和细胞之间的通讯不当，这两者都与发育障碍和癌症等疾病有关。

简而言之，我们知道如何赋予细胞一些新的部分，但提供如何组织和使用它们的说明要困难得多。

经过数千年的进化，分子组织和相互作用的机制已经得到了微调。当科学家改造细胞以产生新分子时，很难让细胞在不无意中破坏其他自然细胞功能的情况下使用这些新分子。

威斯康星大学麦迪逊分校的生物化学家开发了一种工具来控制哺乳动物细胞中特定蛋白质的运动和组织，同时不影响其他蛋白质。他们的新工具利用了MinDE蛋白之间相互作用产生的波和振荡，这种蛋白只存在于细菌中，不会干扰哺乳动物的细胞功能。

通过设计MinDE蛋白和目标蛋白之间的相互作用，研究人员创建了高度特定的模式来组织哺乳动物细胞内的分子并诱导细胞行为和功能。该工具允许研究人员调整和改变响应刺激的模式，本质上是对分子进行编程，使其随着时间的推移在细胞周围移动到特定位置。

对于有兴趣设计特定细胞活动或研究活体细胞活动的科学家来说，这种创新工具具有多种潜在用途。

控制MinDE蛋白的比例使研究人员能够设计决定分子在细胞中如何组织的运动模式，这可用于协调细胞活动，例如移动或与其他细胞通信。

运动模式的变化也可用于研究细胞活动。由于MinDE蛋白的每个比例都会发出独特的振荡模式，因此可以将这些蛋白插入一组细胞中，为每个细胞提供自己的模式——一个单独的信标，让研究人员更容易观察每个细胞。

科学家还可以利用独特的模式来分析细胞的信号传导模式，以了解每个细胞的形状、位置和信号传导活动。威斯康辛大学麦迪逊分校科伊尔实验室的研究人员将该工具的使用比作调频收音机拨号盘，因为它允许他们调谐到多细胞系统中每个细胞发出的独特数据，而这项任务通常非常困难。

科伊尔实验室计划继续探索该工具的应用，包括研究肿瘤信号通路的动态，这是细胞行为和功能出错的一个典型例子。