2018年9月19日 訊  --有絲分裂是（即細胞一分為二）有機體生命的基礎過(guò)程，近日，一項刊登在雜志Nature上的研究報告中，來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗室的科學(xué)家們通過(guò)研究繪制出了促進(jìn)細胞分裂的首張蛋白質(zhì)互作圖譜，其能夠幫助研究人員有效追蹤推動(dòng)細胞分類(lèi)過(guò)程的特殊蛋白的位置和種類(lèi)。
2010年，研究人員通過(guò)研究鑒別出了負責人類(lèi)細胞分裂的關(guān)鍵人類(lèi)基因組區域，但細胞并不會(huì )依靠基因組DNA來(lái)運行，其依賴(lài)于DNA所編碼的蛋白質(zhì)來(lái)運行，蛋白質(zhì)能在細胞中完成大部分工作，從而形成細胞的“運作”水平；諸如有絲分裂等過(guò)程需要在時(shí)間和空間上與數百種不同的蛋白質(zhì)緊密協(xié)調，蛋白質(zhì)通常會(huì )以團隊形式工作，類(lèi)似于在大型建筑工地上的專(zhuān)業(yè)建筑工人團隊。

研究者Jan Ellenberg說(shuō)道，截止到目前為止，很多單個(gè)實(shí)驗室僅能對活細胞中單一蛋白質(zhì)的作用機理進(jìn)行研究，這項研究中我們利用了一種特殊的系統性策略，清楚的觀(guān)察到了人類(lèi)活細胞中形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò )；隨后研究人員將這些有絲分裂細胞圖譜中的數據整合到了交互式的4-D計算機模型中，在這種公共資源中，科學(xué)家們就能夠自由選擇有絲分裂蛋白的任意組合，并且實(shí)時(shí)觀(guān)察其在細胞分類(lèi)過(guò)程中的作用模式。

共享工具制造更多的細胞圖譜

細胞分裂是有機體生命的必要過(guò)程，當其發(fā)生錯誤時(shí)，諸如生育問(wèn)題和癌癥等缺陷就會(huì )發(fā)生，除了研究有絲分裂外，研究人員所開(kāi)發(fā)的新技術(shù)還能用來(lái)研究驅動(dòng)其它細胞功能的特殊蛋白，比如細胞死亡、細胞遷移，甚至是癌細胞的轉移；通過(guò)觀(guān)察這些蛋白質(zhì)所形成的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )，研究人員鑒別出了關(guān)鍵的脆弱點(diǎn)，即只有一種蛋白質(zhì)負責將兩項任務(wù)聯(lián)系在一起。

從網(wǎng)絡(luò )的角度來(lái)觀(guān)察疾病相關(guān)的過(guò)程或許就能為研究人員尋找關(guān)鍵鏈接提供新的視角，這樣研究人員就能通過(guò)切斷或重新連接這些項目來(lái)改變其功能，這項研究中研究人員所采用的定量纖顯微鏡平臺和創(chuàng )建動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)圖譜的代碼就能公開(kāi)來(lái)供其他研究人員所使用。

計算活細胞中的蛋白

這項研究中，研究人員對在一種廣泛使用的人類(lèi)癌細胞HeLa細胞進(jìn)行研究，研究人員利用CRISPR/Cas基因編輯技術(shù)使細胞中28種對有絲分裂非常重要的蛋白質(zhì)顯現熒光，隨后應用3-D共聚焦顯微鏡來(lái)追蹤觀(guān)察這些細胞分布在細胞中的具體位置，這種纖維鏡的敏感性能夠達到對蛋白質(zhì)進(jìn)行計算，因此研究人員就能夠清楚觀(guān)察到特定位點(diǎn)的100、1000或者10000個(gè)蛋白質(zhì)，對于所有蛋白質(zhì)而言，這些數據都能被整合到一種交互式的計算機模型中進(jìn)行深入的分析。

人類(lèi)細胞中一共有大約600種不同的蛋白質(zhì)參與了有絲分裂的過(guò)程，完成共600個(gè)蛋白質(zhì)的數據庫或許就能幫助研究人員理解細胞分類(lèi)過(guò)程中信息的傳遞和擴散機制，以及細胞進(jìn)行分裂的決策是如何進(jìn)行制定的；研究者Stephanie Alexander表示，以相同的標準化方法來(lái)對更多的蛋白質(zhì)進(jìn)行成像就能夠為當前的圖譜增加更多的信息，未來(lái)研究人員或將能繪制出細胞中蛋白質(zhì)的全景圖譜，通過(guò)該圖譜研究人員就能夠觀(guān)察到機體生命不同過(guò)程的發(fā)生機制，比如細胞分裂和細胞死亡等多過(guò)程，以及這些過(guò)程之間的神秘關(guān)聯(lián)。

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