Ensimmäinen interaktiivinen malli ihmisen solujen jakautumisesta

Anonim

Mitosi - kuinka yksi solu jakautuu ja muuttuu kahdeksi - on yksi elämän perusprosesseista. EMBL: n tutkijat ovat nyt tuottaneet ensimmäisen interaktiivisen kartan proteiineista, jotka tekevät solujakaumamme, jolloin käyttäjät voivat seurata tarkasti, missä ja missä ryhmissä proteiinit ohjaavat jakoprosessia eteenpäin. Ihmisen solun divisioonan ensimmäinen dynaaminen proteiinin atlas julkaistaan luonnossa 10. syyskuuta 2018.

Vuonna 2010 samassa EMBL-ryhmässä johtama suuri tutkimus osoitti, mitkä ihmisen genomin osat ovat välttämättömiä ihmisen solun jakamiseksi osana EU: n MitoCheck -hanketta. Solut eivät kuitenkaan toimi genomisella DNA: lla; ne kulkevat sen koodaavilla proteiineilla. Proteiinit suorittavat suurimman osan solun työstä ja muodostavat solun operatiivisen tason. Prosesseja, kuten mitoosi, edellyttävät satoja eri proteiineja tiiviissä yhteensovittamisessa avaruuteen ja aikaan. Proteiinit toimivat usein ryhmissä, kuten rakennustyöntekijöiden asiantuntijaryhmät suurella rakennustyömaalla.

"Tähän asti yksittäiset laboratoriot ovat enimmäkseen tarkastelleet yksittäisiä proteiineja elävissä soluissa", kertoo Jan Ellenberg, EMBL: n ryhmäjohtaja, joka johti hanketta. "Seuraavassa EU-projekti MitoSysin tukemana pystyimme nyt ottamaan järjestelmällisen lähestymistavan ja tarkastelemaan suurempaa kuvaa tutkimalla dynaamisia verkostoja, jotka muodostavat monille proteiineille eläviä ihmissoluja."

Tuloksena oleva Mitotic Cell Atlas integroi nämä tiedot interaktiiviseen 4-D-tietokoneen malliin. Tässä julkisessa resurssissa tiedemiehet voivat vapaasti valita minkä tahansa mitoottisten proteiinien yhdistelmän ja nähdä reaaliaikaisesti, missä ja kenen kanssa he työskentelevät solunjakautumisen aikana.

Työkalujen jakaminen solujen atlasien lisäämiseksi

Solujako on olennainen elämäprosessi. Kun se menee pieleen, voi esiintyä vikoja, kuten hedelmällisyysongelmia ja syöpä. Ellenberg: "Mitoosin lisäksi tässä kehitetyillä tekniikoilla voidaan tutkia proteiineja, jotka johtavat muihin solukkovaihtoihin, esimerkiksi solukuolemaan, solujen migraatioon tai syövän solujen metastaaseihin. Tarkastelemalla dynaamisia verkostoja, jotka muodostavat nämä proteiinit, voimme tunnistaa kriittiset haavoittuvuudet, pisteitä, joissa on vain yksi proteiini, joka on vastuussa yhdistää kaksi tehtävää yhdessä ilman varmuuskopiointia. "

Tarkasteltaessa sairauden kannalta olennaisia ​​prosesseja dynaamiselta verkkotietokannalta saadaan uusi näkökulma kriittisten linkkien löytämiseen, joissa niitä voidaan leikata tai uudelleenjärjestellä niiden vahvistamiseksi. Jotta tulevaisuudessa voitaisiin tehdä enemmän tällaisia ​​tutkimuksia, kokeelliset menetelmät, kvantitatiivinen mikroskooppilevy ja koodi dynaamisten proteiiniatlasien luomiseksi ovat nyt avoimesti saatavilla muiden käytettäväksi.

Proteiinien laskeminen elävissä soluissa

Nykyinen tutkimus tarkasteli HeLa-soluja, laajalti käytetty ihmisen syöpäsolujen linja. 28 mitosta varten tärkeitä proteiineja tehtiin fluoresoiviksi lähinnä CRISPR / Cas genomien muokkauksella. Näitä proteiineja seurattiin sitten 3-D-konfokaalimikroskopialla, jotta näet, missä solussa he sijaitsevat jokaisella ajanhetkellä. Mikroskooppi on niin herkkä, että on jopa mahdollista laskea proteiinit, joten tutkijat tietävät, onko 100, 1000 tai 10 000 proteiinia tietyssä paikassa. Kaikkien proteiinien osalta nämä tiedot integroitiin vuorovaikutteiseen tietokonemalliin, jonka luominen oli itse asiassa suurin osa projektia.

Kaiken kaikkiaan ihmisen soluissa on noin 600 erilaista proteiinia. Tietokannan täydentäminen kaikille 600: lle antaisi tutkijoille mahdollisuuden täysin ymmärtää tiedonsiirron jakautuvassa solussa ja siitä, miten päätökset, kuten siirtyminen yhdestä soluvaiheesta toiseen, tehdään. Tämä kestää useita vuosia työtä. "EMBL: ssä jatkuvasti lisäämme informaatiota atlasille kuvaamalla enemmän proteiineja samalla standardoidulla tavalla", sanoo EMBL: n Ellenberg-konsernin tutkimusjohtaja Stephanie Alexander. "Pitkällä tähtäimellä kokonaiskuva kaikista solujen proteiineista antaa meille mahdollisuuden nähdä, kuinka erilaiset elämän tärkeät prosessit, kuten esimerkiksi solujen jakautuminen ja solukuolema, ovat sidoksissa toisiinsa.Voit vain ymmärtää tämän verkon pisteen näkökulmasta."

menu
menu