Prvi interaktivni model delitve človeških celic

Anonim

Mitosis - kako se ena celica razdeli in postane dve - je eden od temeljnih procesov življenja. Raziskovalci v EMBL so zdaj proizvedli prvi interaktivni zemljevid beljakovin, ki delijo naše celice, kar omogoča uporabnikom, da natančno spremljajo, kje in v katerih skupinah proteinov poganjajo proces deljenja naprej. Ta prvi dinamični proteinski atlas človeške celične delitve je objavljen v Naravi 10. septembra 2018.

Leta 2010 je velika študija, ki jo je vodila ista skupina EMBL, določila, katere dele človeškega genoma so potrebne za razdelitev človeške celice v okviru projekta MitoCheck EU. Ampak celice ne tečejo na genomski DNA; delujejo na proteine, ki jih kodira. Beljakovine opravljajo večino dela v celici, ki tvori operativno raven celice. Postopki, kot je mitoza, zahtevajo tesno koordinacijo stotin različnih proteinov v vesolju in času. Beljakovine pogosto delajo v skupinah, podobno strokovnim skupinam gradbenih delavcev na velikem gradbišču.

"Do sedaj so posamezni laboratoriji večinoma gledali na ene proteine ​​v živih celicah, " pravi Jan Ellenberg, vodja skupine pri EMBL, ki je vodil projekt. "Podprt z nadaljnjim projektom EU MitoSys, smo zdaj lahko pristopili k sistemskemu pristopu in poglejmo večjo sliko z raziskovanjem dinamičnih mrež, ki jih množijo proteini v živih človeških celicah."

Nastali Mitotic Cell Atlas te podatke združuje v interaktivni 4-D računalniški model. V tem javnem viru lahko znanstveniki prosto izberejo katero koli kombinacijo mitotskih beljakovin in v realnem času vidijo, kje in s kom delujejo med delitvijo celic.

Izmenjava orodij za izdelavo več atlasov celic

Delitev celic je bistven življenjski proces. Ko gre narobe, se lahko pojavijo napake, kot so težave s plodnostjo in rak. Ellenberg: "Poleg mitoze lahko tukaj razvite tehnologije uporabimo tudi za proučevanje proteinov, ki poganjajo druge celične funkcije, na primer celične smrti, celične migracije ali metastaze rakavih celic. Z gledanjem v dinamične mreže, ki jih tvorijo ti proteini, lahko ugotovimo kritične ranljivosti, kaže, da je samo en protein odgovoren, da poveže dve nalogi skupaj brez podpore. "

Če pogledamo procese, ki so pomembni za bolezen, z dinamičnega vidika omrežja ponuja novo perspektivo za iskanje njihovih kritičnih povezav, kjer jih je mogoče zmanjšati ali spremeniti, da jih okrepijo. Da bi v prihodnosti omogočili več takih študij, so eksperimentalne metode, kvantitativna mikroskopska platforma in koda za ustvarjanje dinamičnih beljakovinskih atlasov sedaj odprta za uporabo drugih.

Štetje beljakovin v živih celicah

V sedanji študiji so preučevali HeLa celice, široko uporabljeno linijo človeških rakavih celic. 28 beljakovin, ki so pomembne za mitozo, so bile fluorescentne predvsem z urejanjem genoma CRISPR / Cas. Te proteine ​​so nato sledili z 3-D konfokalno mikroskopijo, da bi videli, kje v celici se nahajajo v vsakem trenutku. Mikroskop je tako občutljiv, da je mogoče celo šteti beljakovine, zato raziskovalci zdaj vedo, če na določeni lokaciji obstajajo 100, 1000 ali 10.000 beljakovin. Za vse proteine ​​so bili ti podatki integrirani v interaktivni računalniški model, katerega ustvarjanje je bilo dejansko največji del projekta.

Skupaj je v človeških celicah vključenih okoli 600 različnih proteinov, vključenih v mitozo. Dokončanje nabora podatkov za vse 600 bi znanstvenikom omogočilo, da v celoti razumejo prenos informacij znotraj delilne celice in kako se odlocajo odlocitve, ki potekajo od ene faze celicnega cikla do naslednjega. To bo trajalo nekaj več let dela. "V EMBL-u nenehno dodajamo informacije atlsu s slikanjem več proteinov na isti standardizirani način, " pravi Stephanie Alexander, vodja raziskav v skupini Ellenberg skupine EMBL. "Dolgoročno bo celoten pregled vseh proteinov celice omogočil, da vidimo, kako so različni pomembni življenjski procesi, na primer celična delitev in celična smrt, povezani med seboj. To lahko razumete le z omrežne točke pogled. "

menu
menu