Første interaktive modell for human celledeling

Anonim

Mitose-hvordan en celle deler og blir to-er en av de grunnleggende prosessene i livet. Forskere ved EMBL har nå produsert det første interaktive kart over proteiner som gjør at cellene våre deler seg, slik at brukerne kan spore nøyaktig hvor og i hvilke grupper proteinene driver divisjonen fremover. Denne første dynamiske proteinatlasen for human celledeling er publisert i Nature 10. september 2018.

I 2010 identifiserte en stor studie ledet av den samme EMBL-gruppen hvilke deler av det menneskelige genomet som kreves for en menneskelig celle å dele, som en del av EU MitoCheck-prosjektet. Men celler kjører ikke på genomisk DNA; de kjører på proteinene det koder for. Proteiner utfører det meste av arbeidet i en celle som danner cellens operasjonelle nivå. Prosesser som mitose krever en tett samordning av hundrevis av forskjellige proteiner i rom og tid. Proteiner fungerer ofte i grupper, ligner spesialistlagene til byggearbeidere på et stort byggeplass.

"Hittil har enkelte laboratorier for det meste sett på enkelte proteiner i levende celler, " sier Jan Ellenberg, gruppeleder ved EMBL som ledet prosjektet. "Støttet av det oppfølgede EU-prosjektet MitoSys, var vi nå i stand til å ta en systemtilnærming, og se på det større bildet ved å studere de dynamiske nettverkene mange proteinformer i levende menneskelige celler."

Den resulterende Mitotic Cell Atlas integrerer disse dataene i en interaktiv 4-D datamodell. I denne offentlige ressursen kan forskere fritt velge enhver kombinasjon av mitotiske proteiner og se i sanntid hvor og med hvem de arbeider under celledeling.

Dele verktøyene for å lage flere celleatlaser

Cell divisjon er en viktig prosess i livet. Når det går galt, kan det oppstå feil som fruktbarhetsproblemer og kreft. Ellenberg: "I tillegg til mitose kan teknologiene som utvikles her, brukes til å studere proteiner som driver andre cellulære funksjoner, for eksempel celledød, celle-migrasjon eller metastase av kreftceller. Ved å se på de dynamiske nettverkene som disse proteinene danner, kan vi identifisere kritiske sårbarheter, poeng der det bare er ett protein ansvarlig for å koble to oppgaver sammen uten sikkerhetskopiering. "

Ser på sykdomsrelevante prosesser fra et dynamisk nettverkssynspunkt gir et nytt perspektiv for å finne sine kritiske lenker, hvor de kan kuttes eller omkobles for å styrke dem. For å aktivere flere slike studier i fremtiden, er eksperimentelle metoder, den kvantitative mikroskopiplattformen og koden for å lage dynamiske proteinatlaser nå åpent tilgjengelig for andre å bruke.

Telling av proteiner i levende celler

Den nåværende studien så på HeLa-celler, en mye brukt linje av humane kreftceller. 28 proteiner som er viktige for mitose ble gjort fluorescerende for det meste ved CRISPR / Cas-genom redigering. Disse proteinene ble deretter sporet ved hjelp av 3-D konfokal mikroskopi, for å se hvor i cellen de befinner seg på hvert tidspunkt. Mikroskopet er så følsomt at det er enda mulig å telle proteinene, så forskerne vet nå om det finnes 100, 1000 eller 10 000 proteiner på et bestemt sted. For alle proteiner ble disse dataene integrert i en interaktiv datamodell, hvorav etableringen var faktisk den største delen av prosjektet.

Totalt er det ca. 600 forskjellige proteiner involvert i mitose i humane celler. Gjennomføring av datasettet for alle 600 vil tillate forskere å forstå forståelsen av informasjonen i en delende celle, og hvordan beslutninger som å gå fra en celle syklus fase til neste blir gjort. Dette vil ta flere år med arbeid. "På EMBL legger vi kontinuerlig informasjon til atlaset ved å avlevere flere proteiner på samme standardiserte måte, " sier Stephanie Alexander, forskningsansvarlig i EMBLs Ellenberg-gruppe. "I det lange løp vil en full oversikt over alle cellens proteiner tillate oss å se hvordan forskjellige viktige prosesser i livet, for eksempel cellefordeling og celledød, for eksempel er knyttet til hverandre. Du kan bare forstå dette fra et nettverkspunkt av visning. "

menu
menu