2018年9月19日 訊 --有絲分裂是(即細(xì)胞一分為二)有機體生命的基礎(chǔ)過程,近日,一項刊登在雜志Nature上的研究報告中,來自歐洲分子生物學(xué)實驗室的科學(xué)家們通過研究繪制出了促進細(xì)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細(xì)胞分類過程的特殊蛋白的位置和種類。
2010年,研究人員通過研究鑒別出了負(fù)責(zé)人類細(xì)胞分裂的關(guān)鍵人類基因組區(qū)域,但細(xì)胞并不會依靠基因組DNA來運行,其依賴于DNA所編碼的蛋白質(zhì)來運行,蛋白質(zhì)能在細(xì)胞中完成大部分工作,從而形成細(xì)胞的“運作”水平;諸如有絲分裂等過程需要在時間和空間上與數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)緊密協(xié)調(diào),蛋白質(zhì)通常會以團隊形式工作,類似于在大型建筑工地上的專業(yè)建筑工人團隊。
研究者Jan Ellenberg說道,截止到目前為止,很多單個實驗室僅能對活細(xì)胞中單一蛋白質(zhì)的作用機理進行研究,這項研究中我們利用了一種特殊的系統(tǒng)性策略,清楚的觀察到了人類活細(xì)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(xì)胞圖譜中的數(shù)據(jù)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,并且實時觀察其在細(xì)胞分類過程中的作用模式。
共享工具制造更多的細(xì)胞圖譜
細(xì)胞分裂是有機體生命的必要過程,當(dāng)其發(fā)生錯誤時,諸如生育問題和癌癥等缺陷就會發(fā)生,除了研究有絲分裂外,研究人員所開發(fā)的新技術(shù)還能用來研究驅(qū)動其它細(xì)胞功能的特殊蛋白,比如細(xì)胞死亡、細(xì)胞遷移,甚至是癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移;通過觀察這些蛋白質(zhì)所形成的動態(tài)網(wǎng)絡(luò),研究人員鑒別出了關(guān)鍵的脆弱點,即只有一種蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)將兩項任務(wù)聯(lián)系在一起。
從網(wǎng)絡(luò)的角度來觀察疾病相關(guān)的過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切斷或重新連接這些項目來改變其功能,這項研究中研究人員所采用的定量纖顯微鏡平臺和創(chuàng)建動態(tài)蛋白質(zhì)圖譜的代碼就能公開來供其他研究人員所使用。
計算活細(xì)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癌細(xì)胞HeLa細(xì)胞進行研究,研究人員利用CRISPR/Cas基因編輯技術(shù)使細(xì)胞中28種對有絲分裂非常重要的蛋白質(zhì)顯現(xiàn)熒光,隨后應(yīng)用3-D共聚焦顯微鏡來追蹤觀察這些細(xì)胞分布在細(xì)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)進行計算,因此研究人員就能夠清楚觀察到特定位點的100、1000或者10000個蛋白質(zhì),對于所有蛋白質(zhì)而言,這些數(shù)據(jù)都能被整合到一種交互式的計算機模型中進行深入的分析。
人類細(xì)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程,完成共600個蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫或許就能幫助研究人員理解細(xì)胞分類過程中信息的傳遞和擴散機制,以及細(xì)胞進行分裂的決策是如何進行制定的;研究者Stephanie Alexander表示,以相同的標(biāo)準(zhǔn)化方法來對更多的蛋白質(zhì)進行成像就能夠為當(dāng)前的圖譜增加更多的信息,未來研究人員或?qū)⒛芾L制出細(xì)胞中蛋白質(zhì)的全景圖譜,通過該圖譜研究人員就能夠觀察到機體生命不同過程的發(fā)生機制,比如細(xì)胞分裂和細(xì)胞死亡等多過程,以及這些過程之間的神秘關(guān)聯(lián)。
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