A tudósok először térképezték fel az összes élesztőfehérjét a sejtciklusban

A tudósok először térképezték fel az összes élesztőfehérjét a sejtciklusban

A Torontói Egyetem kutatói által vezetett nemzetközi csapat feltérképezte az élesztő genomja által kódolt fehérjék mozgását sejtciklusa során. Ez az első alkalom, hogy egy szervezet összes fehérjéjét nyomon lehet követni a sejtcikluson keresztül, amihez a mély tanulás és a nagy áteresztőképességű mikroszkóp kombinációja szükséges.

A csapat két konvolúciós neurális hálózatot vagy algoritmust, a DeepLoc-ot és a CycleNet-et használta élő élesztősejtek millióinak képeinek elemzésére. Az eredmény egy átfogó térkép volt, amely azonosította, hol helyezkednek el a fehérjék, hogyan mozognak a sejtben, és hogyan változnak a mennyiségük a sejtciklus minden fázisában.

Azt találtuk, hogy azok a fehérjék, amelyek koncentrációja rendszeresen növekszik és csökken a sejten belül, általában részt vesznek a sejtciklus szabályozásában, míg a sejten keresztül előre láthatóan mozgó fehérjék inkább elősegítik a ciklus biofizikai megvalósítását.

Athanasios Litsios, a tanulmány első szerzője és a Torontói Egyetem Donnelly Sejt- és Biomolekuláris Kutatási Központjának posztdoktori kutatója

A tanulmány nemrég jelent meg a folyóiratbansejt.

A sejtciklus azokra a fázisokra utal, amelyeken a sejt átmegy, mielőtt végül egyedi sejtekre osztódik. Ez a folyamat az élet terjedésének hátterében -; és minden élőlényben folytatódik.

Molekuláris szinten a sejtciklus számos olyan fehérje koordinációjától függ, amelyek a sejtet a növekedéstől és a DNS-replikációtól a sejtosztódásig szállítják. A fehérjék szabályozási zavara megzavarhatja a sejtciklust, és olyan betegségekhez vezethet, mint a rák.

A kutatók megfigyelték, hogy a feltérképezett élesztőfehérjék körülbelül egynegyede a megjelenés és az eltűnés szabályos mintáit követte, vagy a sejt meghatározott területeire költözött. A legtöbb fehérje követte ezeket a mintákat koncentrációban vagy mozgásban, de nem mindkettőben.

"Körülbelül 400 fehérjét azonosítottunk, amelyek csak periodikusan lokalizálódnak a sejtciklus során, és körülbelül 800 fehérjét csak időszakos koncentrációval" - mondta Litsios. "Ez azt jelenti, hogy a fehérjéket több szinten szabályozzák annak biztosítására, hogy a sejtciklus a programozott módon történjen."

A kutatócsoport fluoreszcens mikroszkóppal követett nyomon körülbelül 4000 fehérjét az élesztősejtek képén, hogy besorolja a sejtciklus fázisát, valamint a fehérjék elhelyezkedését a sejt 22 kategorizált területén, például a sejtmagban, a citoplazmában és a mitokondriumokban. A fázis- és fehérjehely-azonosítást konvolúciós neurális hálózatok segítségével automatizáltuk, a sejtciklus fázis előrejelzési pontossága több mint 93 százalék.

"Több mint 20 millió élő élesztősejt képét elemeztük, amelyeket gépi tanulás segítségével különböző sejtciklus-szakaszokhoz rendeltünk" - mondta Brenda Andrews, a tanulmány vezető kutatója, a Donnelly Center és a Temerty Orvostudományi Kar molekuláris genetikai professzora. "Ezután kifejlesztettünk és alkalmaztunk egy második számítási csővezetéket, hogy megvizsgáljuk, hogyan változnak a fehérjék lokalizációja és koncentrációja a sejtciklus során. Ez a tanulmány egy egyedülálló adatkészletet hozott létre, amely genomléptékű képet ad a sejtosztódás során fellépő molekuláris változásokról."

"Az élesztősejt nagyszerű modell az eukarióta biológiához" - mondta Litsios. "Vannak bizonyos dolgok, amelyeket élesztősejtekkel tehetünk, de más élőlényekkel nem, amelyek egyszerűbbek vagy összetettebbek. Élesztősejteket használhatunk nagy léptékű folyamatok megfigyelésére, így tökéletes szervezetté téve a sejtciklus tanulmányozását." ;az emberi sejtciklus jobb megértésének reményében."

Források: