Pierwszy interaktywny model podziału komórek ludzkich

Anonim

Mitoza - jak jedna komórka dzieli się i staje się dwójka - jest jednym z podstawowych procesów życiowych. Naukowcy z EMBL opracowali teraz pierwszą interaktywną mapę białek, które dzielą nasze komórki, umożliwiając użytkownikom śledzenie, dokąd i w jakich grupach białka kierują procesem dzielenia naprzód. Ten pierwszy dynamiczny atlas białek ludzkiego podziału komórek został opublikowany w Nature 10 września 2018 roku.

W 2010 r. Duże badania prowadzone przez tę samą grupę EMBL wskazały, które części ludzkiego genomu są wymagane do podziału komórki ludzkiej w ramach unijnego projektu MitoCheck. Ale komórki nie działają na genomowym DNA; działają na białka, które koduje. Białka wykonują większość pracy w komórce, tworząc poziom operacyjny komórki. Procesy takie jak mitoza wymagają ścisłej koordynacji setek różnych białek w przestrzeni i czasie. Białka często pracują w grupach, podobnie jak zespoły specjalistów w budownictwie na dużym placu budowy.

"Do tej pory poszczególne laboratoria zajmowały się głównie pojedynczymi białkami w żywych komórkach" - mówi Jan Ellenberg, lider grupy w EMBL, który kierował projektem. "Wspierany przez kontynuujący projekt unijny MitoSys, byliśmy teraz w stanie przyjąć podejście systemowe i spojrzeć na szerszy obraz, badając dynamiczne sieci, w których wiele białek tworzy się w żywych komórkach ludzkich."

Powstały Mitotic Cell Atlas integruje te dane w interaktywnym 4-D modelu komputerowym. W tym publicznym źródle naukowcy mogą dowolnie wybierać dowolną kombinację białek mitotycznych i widzieć w czasie rzeczywistym, gdzie i z kim pracują podczas podziału komórki.

Udostępnianie narzędzi do tworzenia większej liczby atlasów komórek

Podział komórki jest niezbędnym procesem życia. Kiedy dzieje się źle, mogą wystąpić wady takie jak problemy z płodnością i rak. Ellenberg: "Poza mitozą, opracowane tutaj technologie mogą być wykorzystywane do badania białek, które napędzają inne funkcje komórkowe, na przykład śmierć komórek, migracja komórek lub przerzuty komórek rakowych. Patrząc na dynamiczne sieci, które tworzą te białka, możemy zidentyfikować krytyczne luki., wskazuje na to, że tylko jedno białko jest odpowiedzialne za połączenie dwóch zadań razem bez kopii zapasowej. "

Patrzenie na procesy związane z chorobą z dynamicznego punktu widzenia sieci daje nową perspektywę do znalezienia ich kluczowych linków, gdzie można je ciąć lub zmieniać w celu ich wzmocnienia. Aby umożliwić dalsze takie badania w przyszłości, metody eksperymentalne, platforma mikroskopii ilościowej i kod do tworzenia dynamicznych atlasów białkowych są obecnie dostępne dla innych użytkowników.

Zliczanie białek w żywych komórkach

Obecne badanie dotyczyło komórek HeLa, szeroko stosowanej linii ludzkich komórek nowotworowych. 28 białek, które są ważne dla mitozy, wytworzono fluorescencyjnie głównie poprzez edycję genomu CRISPR / Cas. Te białka były następnie śledzone przy użyciu 3-D mikroskopii konfokalnej, aby zobaczyć, gdzie w komórce znajdują się w każdym punkcie w czasie. Mikroskop jest tak czuły, że możliwe jest nawet zliczanie białek, więc naukowcy wiedzą, czy w danej lokalizacji jest 100, 1000 lub 10 000 białek. W przypadku wszystkich białek dane te zostały zintegrowane z interaktywnym modelem komputerowym, którego stworzenie stanowiło największą część projektu.

W sumie w mitozie w komórkach ludzkich bierze udział około 600 różnych białek. Wypełnienie zestawu danych dla wszystkich 600 pozwoli naukowcom w pełni zrozumieć przekazywanie informacji w dzielącej się komórce oraz sposób podejmowania decyzji, takich jak przejście z jednej fazy cyklu komórkowego do następnej. To zajmie jeszcze kilka lat pracy. "W EMBL stale dodajemy informacje do atlasu, obrazując więcej białek w ten sam wystandaryzowany sposób" - mówi Stephanie Alexander, kierownik ds. Badań w grupie Ellenberg w EMBL. "Na dłuższą metę pełny przegląd wszystkich białek komórki pozwoli nam zobaczyć, jak różne ważne procesy życiowe, takie jak podział komórki i śmierć komórki, są ze sobą powiązane. Możesz to zrozumieć tylko z punktu sieci widzenia. "

menu
menu