トロント大学主導の研究では、細胞周期全体にわたってマッピングされた酵母ゲノムによってコードされているタンパク質の動きが首尾よく確認されたところだ。 細胞周期の開始から終了までの期間、生物のすべてのタンパク質を監視するプロセスは、この種の最初の例です。 最近権威ある Cell ジャーナルに発表されたこの研究は、深層学習テクノロジーと高度な顕微鏡検査の複雑な組み合わせを使用して、この発見を可能にしました。
研究者らは、DeepLoc と CycleNet という 2 つの深層学習モデルをテストして、現実の数百万の酵母細胞画像を分析しました。 この最先端の計算手法の導入により、科学者たちは詳細な地図を作成し、細胞周期の各段階における細胞内のタンパク質の正確な場所と置換プロセスを特定しました。
この研究により、細胞周期全体にわたるタンパク質の繊細な調整に関する情報が得られます。 細胞内のタンパク質のレベルが時々変動し続けるときに、その発現パターンが規則的であることに気づいたとき、タンパク質が通常は細胞周期に関与しているという発見が彼らの発見でした。 一方、予測可能な方法で細胞内を移動するタンパク質は、プロセスの物理的な実行に主に関与しています。
生物学と医学にとっての重要性
細胞周期はすべての生命体の細胞成長の中核であるため、分子レベルで理解することが不可欠です。 タンパク質のアンバランスは細胞周期の調節に重要な役割を果たしており、その乱れの種類によっては、がんなどの重篤な病気を引き起こす可能性があります。
この研究により、細胞周期のさまざまな段階で、特定の位置またはレベルに存在し、集中している数百のタンパク質が発見されました。 これは、細胞がおそらく正しく分裂するための要件として、マルチレベル制御という考えをもたらしました。 研究者らは、蛍光顕微鏡と機械学習アルゴリズムを使用して、異なる細胞接合部全体にわたる数千のタンパク質を正確にプロファイリングし、細胞分裂中のタンパク質の分子コレオグラフィーにおけるこれまで見たことのない粒度を明らかにした。
将来への影響
酵母細胞は、その特有の特徴によって決定される、真核生物のかけがえのないモデルです。 酵母細胞の研究から得られた知識は、人間の細胞周期を理解するのに使用でき、医学やバイオテクノロジーの進歩に役立ちます。
この研究の筆頭著者で、ドネリー細胞・生体分子研究センターの博士研究員であるアタナシオス・リツィオス博士は、複雑な生物学的プロセスをゲノム規模で研究する際のモデル生物としての酵母細胞の重要性について述べた。レベルはいくら強調してもしすぎることはありません。
最後に、トロント大学による研究は、細胞生物学における大きな進歩を表しています。 研究者らは、最先端の技術と高度な計算手法を利用することで、細胞周期中の酵母細胞内のタンパク質の複雑な動きを解明した。 この歴史的研究は、基本的な生物学的プロセスの理解を進めるだけでなく、将来の困難な医学的問題を解決する大きな可能性を切り開きます。
この記事はトロント大学
