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技術(shù)文章

科學(xué)家開發(fā)出人類細(xì)胞分裂的蛋白質(zhì)互作模型
2018年9月19日 訊  --有絲分裂是（即細(xì)胞一分為二）有機(jī)體生命的基礎(chǔ)過(guò)程，近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們通過(guò)研究繪制出了促進(jìn)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(dòng)細(xì)胞分類過(guò)程的特殊蛋白的位置和種類。
2010年，研究人員通過(guò)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(huì)依靠基因組DNA來(lái)運(yùn)行，其依賴于DNA所編碼的蛋白質(zhì)來(lái)運(yùn)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(yùn)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(shù)百種不同的蛋白質(zhì)緊密協(xié)調(diào)，蛋白質(zhì)通常會(huì)以團(tuán)隊(duì)形式工作，類似于在大型建筑工地上的專業(yè)建筑工人團(tuán)隊(duì)。

研究者Jan Ellenberg說(shuō)道，截止到目前為止，很多單個(gè)實(shí)驗(yàn)室僅能對(duì)活細(xì)胞中單一蛋白質(zhì)的作用機(jī)理進(jìn)行研究，這項(xiàng)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(jì)算機(jī)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)觀察其在細(xì)胞分類過(guò)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(jī)體生命的必要過(guò)程，當(dāng)其發(fā)生錯(cuò)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，研究人員所開發(fā)的新技術(shù)還能用來(lái)研究驅(qū)動(dòng)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(guò)觀察這些蛋白質(zhì)所形成的***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(fù)責(zé)將兩項(xiàng)任務(wù)聯(lián)系在一起。

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

計(jì)算活細(xì)胞中的蛋白

這項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)在一種廣泛使用的人類癌細(xì)胞HeLa細(xì)胞進(jìn)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(duì)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(lái)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(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，因此研究人員就能夠??楚觀察到特定位點(diǎn)的100、1000或者10000個(gè)蛋白質(zhì)，對(duì)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(jì)算機(jī)模型中進(jìn)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(guò)程，完成共600個(gè)蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)或許就能幫助研究人員理解細(xì)胞分類過(guò)程中信息的傳遞和擴(kuò)散機(jī)制，以及細(xì)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(biāo)準(zhǔn)化方法來(lái)對(duì)更多的蛋白質(zhì)進(jìn)行成像就能夠?yàn)楫?dāng)前的圖譜增加更多的信息，未來(lái)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(guò)該圖譜研究人員就能夠觀察到機(jī)體生命不同過(guò)程的發(fā)生機(jī)制，比如細(xì)胞分裂和細(xì)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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