Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Unijna sieć szkoleniowa zapewnia nową wiedzę na temat organizacji komórek

Europejscy naukowcy z szeregu różnych dziedzin połączyli swoje siły, aby odkryć tajemnice mechanizmów i zasad rządzących procesem podziału komórek.

Zdrowie

Podział komórek zachodzi podczas wzrostu tkanek i rozmnażania komórek. Jego przebieg dokładnie kontroluje szereg genów i białek. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa rodzaje podziału komórek: mitoza, kiedy komórki dzielą się w celu powstania identycznych komórek potomnych, oraz mejoza, w ramach której komórki tworzą komórki jajowe i plemniki z połową chromosomów. Błędy, do których dochodzi podczas procesu podziału komórek, powodują zmiany w zawartości chromosomu lub segregację komórek potomnych. Może to mieć poważny wpływ na zdrowie ludzkie, prowadząc do nowotworów, wad rozwojowych i obniżonej płodności. Kluczowe znaczenie dla procesu podziału komórek ma wrzeciono podziałowe, którego głównym zadaniem jest rozdzielanie chromosomów. Składa się ono z mikrotubuli, motorów molekularnych i czynników wiążących mikrotubule. Projekt DivIDe, realizowany przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, jest europejską siecią szkoleniową zrzeszającą 11 młodych naukowców z różnych krajów, którzy zajęli się badaniem podziału komórek i funkcjonalnej roli tubuliny, głównego elementu składowego mikrotubuli, z innej perspektywy, z wykorzystaniem uzupełniających się i interdyscyplinarnych technik, podejść i eksperymentalnych systemów modelowych.

Samoorganizacja inspiracją dla biologów

Wrzeciono podziałowe jest jedną ze struktur komórkowych, która najlepiej przedstawia zdolność materii biologicznej do samoorganizacji poprzez układy dynamicznych oddziaływań pomiędzy poszczególnymi białkami. „Złożoność i dynamiczne zachowanie wrzeciona podziałowego rozbudza wyobraźnię biologów i twórców modeli działających w dziedzinie biologii syntetycznej”. Ci „cząsteczkowi inżynierowie” starają się zrozumieć zasady samoorganizacji i wykorzystać je do stworzenia nowych struktur biologicznych”, komentuje koordynatorka projektu Isabelle Vernos. Dlatego też celem konsorcjum było zrozumienie na nowo procesu podziału komórek poprzez określenie, które białka są odpowiedzialne za wydłużenie wrzeciona podczas mejozy i poliglutamylację mikrotubuli wrzeciona, co jest niezbędne dla dokładnej segregacji chromosomów podczas mitozy. Wykonali oni również pierwsze w pełni trójwymiarowe rekonstrukcje wrzecion metafazy i anafazy w ludzkiej linii komórkowej. Ponadto partnerzy projektu opracowali nową metodę oczyszczania tubuliny z linii komórkowej ssaków. „Zastosowali oni zestaw dokładnie określonych modyfikacji potranslacyjnych i bezpośrednio zmierzyli, w jaki sposób modyfikacje te kontrolują interakcje z panelem białek związanych z mikrotubulami”, wyjaśnia Vernos.

Nowe metody i wiedza

Naukowcy stworzyli model matematyczny, aby wyjaśnić, w jaki sposób białka motoryczne, dynamiczne włókna i mikrotubule tworzą wspólnie wydłużone wrzeciono, a także użyli sztucznej inteligencji do lepszego przewidywania wpływu konkretnych celów na podział komórek. Opracowali oni również urządzenie mikroprzepływowe do kontroli procesów cząsteczkowych pozwalające na zalewanie próbki komórek pod mikroskopem różnymi buforami i osiągnięcie równowagi termicznej ze środowiskiem. Zespół projektu DivIDe wykazał, że to połączenie różnorakiej wiedzy fachowej i różnych sektorów ma zasadnicze znaczenie dla badania kwestii związanych z podziałem komórek. „Dowodem na to jest powstanie nowej wiedzy, nowych metod i protokołów, nowego zrozumienia i podejścia do szkolenia”, zauważa kierowniczka projektu Natalia Dave Coll. „Oprócz naukowców zagadnienie to może potencjalnie zainteresować wiele podmiotów, np. z branży mikroskopowej i mikroprzepływowej, oraz środowisko farmaceutyczne i medyczne”. Ponadto projekt DivIDe poszerzył horyzonty uczestniczących w nim badaczy, informując ich o różnych dostępnych dla nich możliwościach zawodowych w środowisku akademickim i poza nim. „Pod koniec projektu przeprowadziliśmy wewnętrzną ankietę, w której ponad 50 % naszych współpracowników stwierdziło, że zastanawiają się nad możliwością zostania przedsiębiorcą, co, mimo że próba była mała, o czymś świadczy”, zauważa Dave Coll.

Słowa kluczowe

DivIDe, podział komórek, białka, szkolenie, chromosom, wrzeciono podziałowe, mitoza, mejoza, mikrotubula

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania