Un estudio liderado por la Universidad de Toronto acaba de comprobar con éxito mapeado el movimiento de las proteínas codificadas por el genoma de la levadura a lo largo de su ciclo celular. El proceso de seguimiento de todas las proteínas de un organismo desde el inicio hasta el final del ciclo celular representa el primer caso de este tipo. La investigación, que se publicó recientemente en una prestigiosa revista Cell, utilizó la compleja combinación de tecnología de aprendizaje profundo y microscopía avanzada para hacer posible este descubrimiento.
Los investigadores probaron dos modelos de aprendizaje profundo, a saber, DeepLoc y CycleNet, para analizar imágenes de millones de células de levadura en la vida real. Mediante la implementación de este método computacional de vanguardia, los científicos produjeron un mapa detallado, señalando los lugares exactos, así como el proceso de sustitución de proteínas dentro de la célula en cada etapa del ciclo celular.
Los estudios generan información sobre la delicada orquestación de las proteínas a lo largo del ciclo celular. Fue su descubrimiento que las proteínas suelen ser responsables del ciclo celular cuando notan que los patrones de expresión son regulares cuando sus niveles en la célula siguen fluctuando de vez en cuando. Por otro lado, las proteínas que se mueven alrededor de la célula de manera predecible están involucradas principalmente en la realización física del proceso.
Importancia para la biología y la medicina.
Comprender el ciclo celular a nivel molecular es indispensable, ya que es el núcleo del crecimiento celular de todos los organismos vivos. El desequilibrio de las proteínas desempeña un papel crucial en la regulación del ciclo celular que, a su vez, dependiendo del tipo de alteración, podría provocar enfermedades graves como el cáncer.
La investigación descubrió cientos de proteínas que se ubicaban y concentraban en determinadas posiciones o niveles durante las distintas fases del ciclo celular. Esto planteó la idea de una regulación multinivel como requisito para que las células pudieran dividirse correctamente. Mediante el uso de microscopía de fluorescencia y algoritmos de aprendizaje automático, los investigadores perfilaron con precisión miles de proteínas a lo largo de distintas uniones celulares, revelando una granularidad nunca antes vista en la coreografía molecular de las proteínas durante la división celular.
Implicaciones futuras
La célula de levadura es un modelo insustituible de la biología eucariota, que está determinada por sus características específicas. El conocimiento obtenido de los estudios de células de levadura se puede utilizar para comprender el ciclo celular humano, lo que puede resultar útil para avances en medicina y biotecnología.
El primer autor del estudio, el Dr. Athanasios Litsios, becario postdoctoral en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular, dijo que la importancia de las células de levadura, como organismo modelo, en el estudio de procesos biológicos complicados a nivel de todo el genoma No se puede exagerar el nivel.
Por último, el estudio de la Universidad de Toronto representa un gran avance en biología celular. Mediante el uso de tecnología de vanguardia y enfoques computacionales avanzados, los investigadores han descubierto la compleja coreografía de las proteínas dentro de las células de levadura durante el ciclo celular. Este estudio histórico no sólo avanza en nuestra comprensión de los procesos biológicos básicos sino que también abre un gran potencial para resolver problemas médicos difíciles en el futuro.
Este artículo apareció por primera vez en la Universidad de Toronto.
