İnsan hücre bölünmesinin ilk interaktif modeli
Mitoz - bir hücrenin nasıl böldüğü ve ikiye dönüştüğü - yaşamın temel süreçlerinden biridir. EMBL'deki araştırmacılar, hücrelerimizin bölünmesini sağlayan proteinlerin ilk interaktif haritasını oluşturdular ve bu sayede kullanıcıların proteinlerin bölünme sürecini hangi noktada ve hangi gruplarda ileri sürdüğünü izlemeleri sağlandı. İnsan hücre bölünmesinin bu ilk dinamik protein atlası, 10 Eylül 2018'de Nature dergisinde yayınlandı.
2010 yılında, aynı EMBL grubunun önderliğinde yürütülen büyük bir çalışma, AB MitoCheck projesinin bir parçası olarak bir insan hücresinin insan genomunun hangi bölümlerinin gerekli olduğunu belirlemiştir. Fakat hücreler genomik DNA üzerinde çalışmazlar; kodladığı proteinler üzerinde çalışırlar. Proteinler, hücrenin çalışma seviyesini oluşturan bir hücredeki çalışmanın çoğunu gerçekleştirir. Mitoz gibi süreçler, yüzlerce farklı proteinin uzay ve zamanda sıkı koordinasyonunu gerektirir. Proteinler genellikle büyük bir şantiyede inşaat işçilerinin uzman ekiplerine benzer şekilde gruplar halinde çalışırlar.
Projeye öncülük eden EMBL grubunun lideri Jan Ellenberg, "Şimdiye kadar, bireysel laboratuarlar çoğunlukla canlı hücrelerde tek proteinlere bakıyorlar" diyor. "Takip eden AB projesi MitoSys tarafından desteklenen şimdi bir sistem yaklaşımı gerçekleştirebildik ve yaşayan insan hücrelerinde birçok proteinin oluşturduğu dinamik ağları inceleyerek daha büyük resme baktık."
Ortaya çıkan Mitotik Hücre Atlas, bu verileri interaktif bir 4 boyutlu bilgisayar modelinde birleştirir. Bu kamu kaynağında, bilim adamları, mitotik proteinlerin herhangi bir kombinasyonunu özgürce seçebilir ve hücre bölünmesi sırasında nerede ve kiminle birlikte çalıştıklarını gerçek zamanlı görebilirler.
Daha fazla hücre atlası yapmak için araçları paylaşma
Hücre bölünmesi yaşamsal bir süreçtir. Yanlış gittiğinde doğurganlık sorunları ve kanser gibi kusurlar ortaya çıkabilir. Ellenberg: "Mitozun yanı sıra, burada geliştirilen teknolojiler, diğer hücresel işlevleri, örneğin hücre ölümünü, hücre göçünü veya kanser hücrelerinin metastazını harekete geçiren proteinleri incelemek için kullanılabilir. Bu proteinler, dinamik ağlara bakarak, kritik güvenlik açıklarını belirleyebiliriz., iki görevi birbirine yedeklemeden birbirine bağlayan tek bir proteinin olduğu noktalar. "
Hastalığa ilişkin süreçleri dinamik bir ağ bakış açısından incelemek, kritik bağlarını bulmak için yeni bir bakış açısı sunarak onları güçlendirmek için nasıl kesilebileceğini veya yeniden yüklenebileceğini gösterir. Gelecekte bu tür çalışmaların yapılmasını sağlamak için, deneysel yöntemler, niceliksel mikroskopi platformu ve dinamik protein atlası oluşturmak için kod, artık başkalarının kullanması için açık bir şekilde mevcut.
Canlı hücrelerde protein sayımı
Bu çalışma, insan kanser hücrelerinin yaygın olarak kullanılan bir hattı olan HeLa hücrelerine baktı. Mitoz için önemli olan 28 protein, çoğunlukla CRISPR / Cas genomu düzenleme ile floresan yapılmıştır. Bu proteinler daha sonra 3-D konfokal mikroskopi kullanılarak takip edildi. Mikroskop o kadar hassastır ki, proteinleri saymak bile mümkündür, bu yüzden araştırmacılar, belli bir yerde 100, 1000 veya 10.000 protein varsa, şimdi biliyorlar. Tüm proteinler için, bu veriler interaktif bir bilgisayar modeline entegre edildi; bu proje aslında projenin en büyük parçasıydı.
Toplamda, insan hücrelerinde mitoz ile ilgili yaklaşık 600 farklı protein vardır. Tüm 600 için veri kümesinin tamamlanması, bilim adamlarının bölünen bir hücre içindeki bilginin iletimini tam olarak anlamalarına ve bir hücre döngüsü aşamasından diğerine geçme gibi kararların nasıl yapılacağına izin verecektir. Bu birkaç yıl daha uzun sürecek. EMBL'nin Ellenberg grubundaki araştırma yöneticisi Stephanie Alexander, "EMBL'de, atlasa sürekli olarak aynı standartlaştırılmış şekilde daha fazla protein görüntüleyerek bilgi ekliyoruz" diyor. "Uzun vadede, tüm hücrenin proteinlerine tam bir genel bakış, örneğin hücre bölünmesi ve hücre ölümü gibi yaşamın farklı önemli süreçlerinin birbiriyle nasıl bağlantılı olduğunu görmemize izin verecektir. Bunu yalnızca bir ağ noktasından anlayabilirsiniz. "