有絲分裂 - 一個(gè)細(xì)胞如何分裂并變成兩個(gè) - 是生命的基本過(guò)程之一。EMBL的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)制作了第一個(gè)蛋白質(zhì)互動(dòng)圖譜，使我們的細(xì)胞分裂，使用戶能夠準(zhǔn)確地追蹤蛋白質(zhì)驅(qū)動(dòng)分裂過(guò)程的位置和位置。這是人類細(xì)胞分裂的第一個(gè)動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)圖譜，于2018年9月10日在Nature上發(fā)表。

2010年，由同一個(gè)EMBL小組領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)大型研究確定了人類基因組中哪些部分需要人類細(xì)胞分裂，這是歐盟MitoCheck項(xiàng)目的一部分。但是細(xì)胞不能在基因組DNA上運(yùn)行;它們依賴于它編碼的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)在細(xì)胞中完成大部分工作，形成細(xì)胞的操作水平。有絲分裂等過(guò)程需要在空間和時(shí)間上緊密協(xié)調(diào)數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)通常分組工作，類似于大型建筑工地上的建筑工人專家團(tuán)隊(duì)。

“直到現(xiàn)在，個(gè)體實(shí)驗(yàn)室大多數(shù)都在研究活細(xì)胞中的單一蛋白質(zhì)，”領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的EMBL組組長(zhǎng)Jan Ellenberg說(shuō)。“在后續(xù)的歐盟項(xiàng)目MitoSys的支持下，我們現(xiàn)在能夠采用系統(tǒng)方法，并通過(guò)研究許多蛋白質(zhì)在活細(xì)胞中形成的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)來(lái)研究更大的圖景。”

得到的有絲分裂細(xì)胞圖譜將這些數(shù)據(jù)整合到交互式4-D計(jì)算機(jī)模型中。在這種公共資源中，科學(xué)家們可以自由選擇有絲分裂蛋白的任何組合，并實(shí)時(shí)查看他們?cè)诩?xì)胞分裂過(guò)程中的工作地點(diǎn)和對(duì)象。

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細(xì)胞分裂是生命的重要過(guò)程。當(dāng)它出錯(cuò)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)生育問題和癌癥等缺陷。Ellenberg：“除了有絲分裂，這里開發(fā)的技術(shù)可用于研究驅(qū)動(dòng)其他細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)，例如細(xì)胞死亡，細(xì)胞遷移或癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。通過(guò)觀察這些蛋白質(zhì)形成的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，我們可以識(shí)別出關(guān)鍵的脆弱性，只有一種蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)將兩個(gè)任務(wù)聯(lián)系在一起而沒有備份的地方。“

從動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看疾病相關(guān)過(guò)程提供了一個(gè)新的視角來(lái)找到他們的關(guān)鍵鏈接，在那里可以切割或重新連接以加強(qiáng)它們。為了在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更多此類研究，實(shí)驗(yàn)方法，定量顯微鏡平臺(tái)和創(chuàng)建動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)圖譜的代碼現(xiàn)在可供其他人公開使用。

計(jì)算活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)

目前的研究著眼于HeLa細(xì)胞，這是一種廣泛使用的人類癌細(xì)胞系。對(duì)于有絲分裂很重要的28種蛋白質(zhì)主要通過(guò)CRISPR / Cas基因組編輯而發(fā)熒光。然后使用3-D共聚焦顯微鏡跟蹤這些蛋白質(zhì)，以查看它們?cè)诿總€(gè)時(shí)間點(diǎn)位于細(xì)胞中的何處。顯微鏡是如此敏感，甚至可以計(jì)算蛋白質(zhì)，所以研究人員現(xiàn)在知道在某個(gè)位置是否有100,1000或10,000種蛋白質(zhì)。對(duì)于所有蛋白質(zhì)，這些數(shù)據(jù)被整合到交互式計(jì)算機(jī)模型中 - 其創(chuàng)建實(shí)際上是項(xiàng)目的最大部分。

總共有大約600種不同的蛋白質(zhì)參與人體細(xì)胞的有絲分裂。完成所有600的數(shù)據(jù)集將使科學(xué)家能夠充分理解分裂細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞，以及如何做出從一個(gè)細(xì)胞周期階段到下一個(gè)細(xì)胞周期階段的決策。這將需要幾年的工作。“在EMBL，我們不斷通過(guò)以相同的標(biāo)準(zhǔn)化方式成像更多的蛋白質(zhì)來(lái)向地圖集添加信息”，EMBL的Ellenberg小組研究經(jīng)理Stephanie Alexander說(shuō)。“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)所有細(xì)胞蛋白質(zhì)的全面概述將使我們能夠看到不同的重要生命過(guò)程，例如細(xì)胞分裂和細(xì)胞死亡，如何相互聯(lián)系。你只能從網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)理解這一點(diǎn)。觀點(diǎn)。”