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人类细胞分裂的第一个互动模型

有丝分裂 - 一个细胞如何分裂并变成两个 - 是生命的基本过程之一。EMBL的研究人员现在已经制作了第一个蛋白质互动图谱,使我们的细胞分裂,使用户能够准确地追踪蛋白质驱动分裂过程的位置和位置。这是人类细胞分裂的第一个动态蛋白质图谱,于2018年9月10日在Nature上发表。

人类细胞分裂的第一个互动模型

2010年,由同一个EMBL小组领导的一项大型研究确定了人类基因组中哪些部分需要人类细胞分裂,这是欧盟MitoCheck项目的一部分。但是细胞不能在基因组DNA上运行;它们依赖于它编码的蛋白质。蛋白质在细胞中完成大部分工作,形成细胞的操作水平。有丝分裂等过程需要在空间和时间上紧密协调数百种不同的蛋白质。蛋白质通常分组工作,类似于大型建筑工地上的建筑工人专家团队。

“直到现在,个体实验室大多数都在研究活细胞中的单一蛋白质,”领导该项目的EMBL组组长Jan Ellenberg说。“在后续的欧盟项目MitoSys的支持下,我们现在能够采用系统方法,并通过研究许多蛋白质在活细胞中形成的动态网络来研究更大的图景。”

得到的有丝分裂细胞图谱将这些数据整合到交互式4-D计算机模型中。在这种公共资源中,科学家们可以自由选择有丝分裂蛋白的任何组合,并实时查看他们在细胞分裂过程中的工作地点和对象。

共享工具以制作更多单元格地图集

细胞分裂是生命的重要过程。当它出错时,可能会出现生育问题和癌症等缺陷。Ellenberg:“除了有丝分裂,这里开发的技术可用于研究驱动其他细胞功能的蛋白质,例如细胞死亡,细胞迁移或癌细胞转移。通过观察这些蛋白质形成的动态网络,我们可以识别出关键的脆弱性,只有一种蛋白质负责将两个任务联系在一起而没有备份的地方。“

从动态网络的角度来看疾病相关过程提供了一个新的视角来找到他们的关键链接,在那里可以切割或重新连接以加强它们。为了在未来实现更多此类研究,实验方法,定量显微镜平台和创建动态蛋白质图谱的代码现在可供其他人公开使用。

计算活细胞中的蛋白质

目前的研究着眼于HeLa细胞,这是一种广泛使用的人类癌细胞系。对于有丝分裂很重要的28种蛋白质主要通过CRISPR / Cas基因组编辑而发荧光。然后使用3-D共聚焦显微镜跟踪这些蛋白质,以查看它们在每个时间点位于细胞中的何处。显微镜是如此敏感,甚至可以计算蛋白质,所以研究人员现在知道在某个位置是否有100,1000或10,000种蛋白质。对于所有蛋白质,这些数据被整合到交互式计算机模型中 - 其创建实际上是项目的最大部分。

总共有大约600种不同的蛋白质参与人体细胞的有丝分裂。完成所有600的数据集将使科学家能够充分理解分裂细胞内的信息传递,以及如何做出从一个细胞周期阶段到下一个细胞周期阶段的决策。这将需要几年的工作。“在EMBL,我们不断通过以相同的标准化方式成像更多的蛋白质来向地图集添加信息”,EMBL的Ellenberg小组研究经理Stephanie Alexander说。“从长远来看,对所有细胞蛋白质的全面概述将使我们能够看到不同的重要生命过程,例如细胞分裂和细胞死亡,如何相互联系。你只能从网络点理解这一点。观点。”

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