Premier modèle interactif de division cellulaire humaine

Anonim

La mitose - comment une cellule se divise et devient deux - est l'un des processus fondamentaux de la vie. Les chercheurs de l'EMBL ont maintenant produit la première carte interactive des protéines qui divisent nos cellules, permettant aux utilisateurs de suivre exactement où et dans quels groupes les protéines font avancer le processus de division. Ce premier atlas de protéines dynamiques de la division cellulaire humaine est publié dans Nature le 10 septembre 2018.

En 2010, une vaste étude menée par le même groupe EMBL a identifié les parties du génome humain nécessaires à la division d'une cellule humaine dans le cadre du projet MitoCheck de l'UE. Mais les cellules ne fonctionnent pas sur l'ADN génomique; ils courent sur les protéines qu'il code. Les protéines réalisent l'essentiel du travail dans une cellule, formant le niveau opérationnel de la cellule. Des processus comme la mitose nécessitent une coordination étroite de centaines de protéines différentes dans l'espace et dans le temps. Les protéines travaillent souvent en groupes, à l’instar des équipes spécialisées de travailleurs de la construction sur un grand chantier.

"Jusqu'à présent, les laboratoires individuels examinaient principalement des protéines uniques dans des cellules vivantes", explique Jan Ellenberg, responsable du groupe EMBL qui a dirigé le projet. "Soutenus par le projet de suivi de l'UE, MitoSys, nous étions désormais en mesure d'adopter une approche systémique et d'examiner la situation dans son ensemble en étudiant les réseaux dynamiques formés par de nombreuses protéines dans des cellules humaines vivantes."

Le Mitotic Cell Atlas résultant intègre ces données dans un modèle d'ordinateur interactif 4-D. Dans cette ressource publique, les scientifiques peuvent choisir librement toute combinaison de protéines mitotiques et voir en temps réel où et avec qui ils travaillent pendant la division cellulaire.

Partage des outils pour créer plus d'atlas de cellules

La division cellulaire est un processus essentiel à la vie. En cas de problème, des anomalies telles que les problèmes de fertilité et le cancer peuvent survenir. Ellenberg: «Outre la mitose, les technologies développées ici peuvent être utilisées pour étudier les protéines qui dirigent d'autres fonctions cellulaires, telles que la mort cellulaire, la migration cellulaire ou la métastase des cellules cancéreuses., points où il n'y a qu'une seule protéine responsable de lier deux tâches ensemble sans sauvegarde. "

L'analyse des processus pertinents pour les maladies d'un point de vue de réseau dynamique fournit une nouvelle perspective pour trouver leurs liens critiques, où ils peuvent être coupés ou recâblés pour les renforcer. Pour permettre plus d'études de ce type à l'avenir, les méthodes expérimentales, la plate-forme de microscopie quantitative et le code pour créer des atlas de protéines dynamiques sont maintenant disponibles pour les utilisateurs.

Comptage des protéines dans les cellules vivantes

La présente étude portait sur les cellules HeLa, une lignée de cellules cancéreuses humaines largement utilisées. 28 protéines importantes pour la mitose ont été rendues fluorescentes principalement par édition du génome CRISPR / Cas. Ces protéines ont ensuite été suivies à l'aide de la microscopie confocale en 3D afin de voir où elles se trouvaient à chaque instant. Le microscope est tellement sensible qu'il est même possible de compter les protéines. Les chercheurs savent donc maintenant s'il y a 100, 1 000 ou 10 000 protéines à un certain endroit. Pour toutes les protéines, ces données ont été intégrées dans un modèle informatique interactif, dont la création était en réalité la plus grande partie du projet.

Au total, il existe environ 600 protéines différentes impliquées dans la mitose dans les cellules humaines. Compléter le jeu de données pour tous les 600 permettrait aux scientifiques de comprendre pleinement la transmission des informations dans une cellule de division, et comment les décisions - comme passer d’une phase du cycle cellulaire à l’autre - sont prises. Cela prendra plusieurs années de travail supplémentaires. «Chez EMBL, nous ajoutons constamment des informations à l’atlas en imaginant davantage de protéines de la même manière standardisée», explique Stephanie Alexander, responsable de la recherche au sein du groupe Ellenberg d’EMBL. "A long terme, un aperçu complet de toutes les protéines de la cellule nous permettra de voir comment différents processus importants de la vie, tels que la division cellulaire et la mort cellulaire par exemple, sont liés les uns aux autres. de vue."

menu
menu