人体细胞将多余的或不能用的蛋白质分解成可以利用的氨基酸，但科学家并不了解这一过程。我们知道细胞可以回收蛋白质来节省能量，但这是如何以及何时发生的是另一回事。"010-35万在中国国家科学基金会四年近114万美元的支持下，Butzin将领导一个科学家团队，他们将研究调节蛋白质产生、降解和修饰的细胞回路。

为此，他将与SDSU大学生物学和微生物学副教授Madhav Nepal和宾夕法尼亚州伯利恒利哈伊大学生物工程副教授Javier Buceta Fernandez合作。两名SDSU博士生和一名本科生也将参与该项目。研究细胞回路细胞有一个称为振荡的内部时钟，通过这个时钟，基因根据对生物体至关重要的生物过程来调节蛋白质的产生。开/关开关类似于电路中的开关。这种基因回路的振荡对人体健康起着重要作用。

“人体的正常运转是建立在事物在正确的时间在正确的时间共同作用的基础上的。许多癌症是由我们自己细胞中的错误振荡器引起的，”Butzin说，并指出癌症是不受控制的细胞生长。“我们大脑中的神经元几乎没有上下时钟——我们认为这与这些振荡有关，”他继续说道。了解这种重要的细胞控制机制，可能会让科学家对帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病有更深入的了解。建立一个合成电路

理解这种电路在正常细胞中的工作方式很复杂，所以Butzin和他的团队创造了一种“更简单的合成电路，但具有与自然系统相同的功能。”

这些电路中的振荡类似于圣诞树上的灯。只有蛋白质降解了，荧光才会消失。“蛋白质的降解，每个基因的输出，对每个细胞的同步和振荡非常重要，”Butzin说。这就是挑战。为了研究蛋白质的加工过程，研究人员在大肠杆菌细胞中加入了DNA。“它被称为合成的，因为大肠杆菌天然没有这种DNA序列。然后细胞按照我们编码到DNA中的指令运行，”他解释道。

利用大肠杆菌细胞，生物学家创造了一个合成的基因回路，其中每个基因产生一种用特定荧光颜色标记的蛋白质。

揭开蛋白质加工过程“我们对蛋白质的降解知之甚少，”Butzin指出。例如，在细胞中，辅助蛋白将多余或无用的蛋白质带入蛋白酶进行加工。每个大肠杆菌细胞有200万种蛋白质，但只有大约200种蛋白酶。

“很少有蛋白酶能处理大量的蛋白质降解，所以它们需要非常有效，”Butzin说。“细胞可以产生更多的蛋白酶，但事实并非如此。我们的假设是细胞中有少量蛋白酶，其中之一可能是快速检测问题的能力。”