从头合成一个完整的单细胞生命，是当代生命科学面临的一项重大挑战。目前，科学家已在构建基础生命功能模块方面取得进展，例如在人工磷脂囊泡中实现DNA复制，以及利用前体分子合成磷脂以促进囊泡表面积的增长。然而，仅将这些功能模块进行简单组装，尚难以实现生命活动的有序运行。当前面临的主要瓶颈之一，在于对这些模块之间协同工作的基本原理仍缺乏系统认识，这也限制了人工合成细胞形成生长、复制与分裂这一完整生命循环的能力。   针对这一关键问题，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所刘陈立研究员团队长期致力于探究天然细胞中DNA复制、生物量积累和细胞分裂等核心功能模块的协同机制。在前期研究中，团队以大肠杆菌为模型，利用定量合成生物学方法，揭示了细胞生长速率与细胞尺寸之间的数学规律，并发现了细菌通过“分裂许可物”来协同生长和分裂的新机制（Nature Microbiology 2020）。   在此基础上，团队进一步发挥定量合成生物学研究范式的优势，设计合成了一套能够实时监测DNA复制关键启动蛋白DnaA活性的“分子探测器”，首次在活细胞中观测到DnaA活性振荡的峰值始终精准出现在DNA复制起始时...

  细胞通讯是多细胞生命精密协作的基石。作为生理活动的“指挥棒”，它通过信号分子传递信息，协调着生命发育、免疫与维持稳态。在胚胎构建中，形态发生素梯度更如同“GPS”，为细胞提供精确的位置信息，指导其分化与组织图案成型。若细胞通讯系统失调，则可能引发发育缺陷或癌症等严重疾病。虽然合成生物学家此前在哺乳动物细胞中已开发出一些基于小分子（如生长素Auxin）的通讯信号系统，但它们普遍存在灵敏度低（需要高浓度信号）和代谢负担重的缺陷。更麻烦的是，这些系统往往需要向培养基中额外添加特定的化学前体（Precursors），细胞无法自行合成信号，这极大地限制了其在活体内的应用。   为了解决这些难题，12月17日，中国科学院深圳先进技术研究院娄春波团队联合北京大学合作者，在国际学术期刊Cell Systems上以封面文章形式在线发表题为“Low-burden and precursor-free cell-cell communication in mammalian cells enabled by de novo design of super-sensitive intercellular ...

  人类肠道微生物组蕴藏着上千万个基因，这些基因所编码的蛋白质在人体的代谢、免疫等过程中发挥重要作用，也是开发疾病治疗新技术的重要资源库。然而，微生物蛋白质的进化多样性，给基于序列同源的功能推断方法带来了挑战。例如，在肠道噬菌体基因组中，有超过75%的蛋白无法注释功能。此外，肠道细菌中广泛存在宿主同工酶，但是这些酶与其真核同源蛋白的序列同源性很低，往往难以被识别。与序列相比，蛋白质的三维结构在进化中往往更为保守，这为解析肠道微生物的功能暗物质提供了新的研究思路——通过结构信息来推测蛋白质功能。肠道微生物的功能研究亟需从“序列检索”走向“结构检索”的新范式。   2025年11月26日，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所（以下简称“深圳先进院合成所”）戴磊研究员课题组联合北京大学汪锴研究员、香港中文大学李煜教授的合作团队在Cell Host & Microbe发表了题为“Exploring Functional Insights into the Human Gut Microbiome via the Structural Proteome”的研...