První interaktivní model rozdělení lidských buněk

Přírodopis 6. ročník, Členovci (Smět 2019).

Anonim

Mitóza - jak se jedna buňka dělí a stává se dvěma - je jedním ze základních procesů života. Výzkumníci z EMBL nyní vytvořili první interaktivní mapu proteinů, která dělí naše buňky, což umožňuje uživatelům sledovat přesně, kde a v jakých skupinách proteiny řídí proces dělení vpřed. Tento první dynamický proteinový atlas lidského buněčného dělení je zveřejněn v Nature 10. září 2018.

V roce 2010 rozsáhlá studie vedená stejnou skupinou EMBL určila, které části lidského genomu jsou potřebné pro rozdělení lidské buňky, jako součást projektu EU MitoCheck. Ale buňky nefungují na genomové DNA; běží na bílkovinách, které kóduje. Bielkoviny provádějí většinu práce v buňce a tvoří operační úroveň buňky. Procesy, jako je mitóza, vyžadují těsnou koordinaci stovek různých proteinů v prostoru a čase. Proteiny často pracují ve skupinách, podobně jako odborné týmy stavebních dělníků na velkém staveništi.

"Až dosud se jednotlivé laboratoře většinou zaměřovaly na jednotlivé bílkoviny v živých buňkách, " říká Jan Ellenberg, vedoucí skupiny v EMBL, který vedl projekt. "S podporou následného projektu EU MitoSys jsme byli nyní schopni přijmout systémový přístup a podívat se na větší obraz studiem dynamických sítí, které tvoří mnoho bílkovin v živých lidských buňkách."

Výsledný atlas Mitotic Cell integruje tato data do interaktivního 4-D počítačového modelu. V tomto veřejném zdroji mohou vědci volně volit libovolnou kombinaci mitotických proteinů a v reálném čase vidět, kde a s kým pracují během dělení buněk.

Sdílení nástrojů pro vytvoření více atlasů buňky

Dělení buněk je zásadním procesem života. Pokud se to pokazí, mohou nastat závady, jako je problém plodnosti a rakovina. Ellenberg: "Kromě mitózy mohou být zde vyvinuté technologie použity ke studiu bílkovin, které řídí jiné buněčné funkce, například buněčnou smrt, buněčnou migraci nebo metastázu rakovinných buněk. Při pohledu na dynamické sítě vytvářejí tyto proteiny, můžeme identifikovat kritické zranitelnosti, kde existuje pouze jeden protein, který je odpovědný za propojení dvou úkolů dohromady bez zálohování. "

Podíváme-li se na choroby, relevantní procesy z hlediska dynamické sítě poskytují nový pohled na nalezení jejich kritických vazeb, kde je možné je vystřihnout nebo znovu propojit a posílit je. Aby bylo možné v budoucnu provádět další takové studie, experimentální metody, platforma kvantitativní mikroskopie a kód pro vytváření dynamických atlasů proteinu jsou nyní otevřeně k dispozici ostatním.

Počítání proteinů v živých buňkách

Současná studie se zabývala HeLa buňkami, široce používanou řadou lidských rakovinných buněk. 28 proteinů, které jsou důležité pro mitózu, byly fluorescenčně prováděny většinou úpravou genomu CRISPR / Cas. Tyto proteiny byly pak sledovány pomocí 3-D konfokální mikroskopie, aby zjistili, kde v buňce jsou umístěny v každém okamžiku. Mikroskop je tak citlivý, že je dokonce možné počítat proteiny, takže vědci nyní vědí, že v určitém místě existuje 100, 1000 nebo 10.000 proteinů. Pro všechny proteiny byly tyto údaje integrovány do interaktivního počítačového modelu - jehož vytvoření bylo ve skutečnosti největší částí projektu.

Celkově existuje asi 600 různých proteinů, které se podílejí na mitóze v lidských buňkách. Dokončení datové sady pro všechny 600 by vědcům umožnilo plně porozumět přenosu informací v dělicí buňce a jak se dělají rozhodnutí - jako jít z jedné fáze buněčného cyklu do druhé -. Bude to trvat i několik let práce. "V EMBL nepřetržitě přidáváme informace k atlasu tím, že zobrazujeme více proteinů stejným standardním způsobem, " říká Stephanie Alexander, manažerka výzkumu ve skupině EMBL Ellenberg. "V dlouhodobém horizontu nám celkový přehled všech buněčných proteinů umožní zjistit, jak jsou různé důležité životní procesy, například rozdělení buněk a buněčná smrt, spojeny mezi sebou. pohledu."

menu
menu