Исследование, проведенное Университетом Торонто, только что показало, что движение белков, кодируемых геномом дрожжей, успешно картировано на протяжении всего клеточного цикла. Первым примером такого рода является процесс наблюдения за всеми белками организма на протяжении от начала клеточного цикла до его конца. В исследовании, недавно опубликованном в престижном журнале Cell, использовалось сложное сочетание технологии глубокого обучения и передовой микроскопии, чтобы сделать это открытие возможным.
Исследователи протестировали две модели глубокого обучения, а именно DeepLoc и CycleNet, для анализа изображений миллионов дрожжевых клеток в реальной жизни. Благодаря внедрению этого передового вычислительного метода ученые создали подробную карту, указывающую точные места, а также процесс замещения белков внутри клетки на каждой стадии клеточного цикла.
Исследования генерируют информацию о тонкой оркестровке белков на протяжении всего клеточного цикла. Они обнаружили, что белки обычно отвечают за клеточный цикл, когда они замечают, что закономерности экспрессии являются регулярными, когда их уровни в клетке время от времени колеблются. С другой стороны, белки, которые перемещаются по клетке предсказуемым образом, в основном участвуют в физическом осуществлении этого процесса.
Значение для биологии и медицины
Понимание клеточного цикла на молекулярном уровне необходимо, поскольку оно лежит в основе клеточного роста всех живых организмов. Дисбаланс белков играет решающую роль в регуляции клеточного цикла, который, в свою очередь, в зависимости от вида нарушения, может привести к серьезным заболеваниям, таким как рак.
Исследование обнаружило сотни белков, которые располагались и концентрировались в определенных положениях или уровнях на разных фазах клеточного цикла. Это выдвинуло идею многоуровневой регуляции как требования к правильному делению клеток. Используя флуоресцентную микроскопию и алгоритмы машинного обучения, исследователи точно профилировали тысячи белков в различных клеточных соединениях, выявив ранее невиданную степень детализации в молекулярной хореографии белков во время клеточного деления.
Будущие последствия
Дрожжевая клетка является незаменимой моделью биологии эукариот, что определяется ее специфическими особенностями. Знания, полученные в результате исследований дрожжевых клеток, могут быть использованы для понимания клеточного цикла человека, что может быть полезно для достижений в медицине и биотехнологии.
Первый автор исследования, доктор Афанасиос Лициос, научный сотрудник Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли, заявил, что важность дрожжевых клеток как модельного организма в изучении сложных биологических процессов на уровне всего генома возрастает. уровень невозможно переоценить.
Наконец, исследование Университета Торонто представляет собой крупный прорыв в клеточной биологии. Благодаря использованию передовых технологий и передовых вычислительных подходов исследователи выяснили сложную хореографию белков внутри дрожжевых клеток во время клеточного цикла. Это историческое исследование не только расширяет наше понимание основных биологических процессов, но и открывает большой потенциал для решения сложных медицинских проблем в будущем.
Эта статья впервые появилась в Университете Торонто.
