Свет, камера, мотор: съемки для клеток

Камера может снять клетку на разных стадиях деления (фото: J. Bulkescher)

Благодаря созданию новой базы данных короткометражных фильмов, показывающих клетку в движении, выявлять функции отдельных генов в человеческих клетках стало гораздо проще.

Ян Элленберг (Jan Ellenberg) из Европейской Лаборатории Молекулярной Биологии (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) в Гейдельберге (Германия) и его коллеги из Европы создали для научного сообщества доступную базу данных, содержащую около 190 тыс. видеоклипов. Их статья опубликована в недавнем выпуске журнала Nature[1].

Элленберг с коллегами нарушали экспрессию определенных белок-кодирующих генов клетки с помощью малых интерферирующих РНК (миРНК), а затем течение 2 дней наблюдали за изменениями флуоресцентно меченых хромосом, снимая процесс на видео. Так как объемы полученной информации оказались очень велики (было отснято более 19 тыс. клеточных делений), ученые разработали специальные программы для анализа изображений, с помощью которых можно автоматически отследить положение ядра в каждой клетке и отсортировать клип в одну из 16 определенных групп. Такой метод позволяет с 87% точностью определять изменения формы ядра, связанные с основными функциями клетки, такими как деление, выживание и миграция.

«Это действительно прорыв, - говорит Джэйсон Свэдлоу (Jason Swedlow), клеточный биолог из Университета Данди (University of Dundee) (Великобритания), - Метод Элленберга и его коллег, основанный на «выключении» генов и визуализации результатов на видео, впечатляет».

Митозы

Благодаря своему методу, ученые в 2 раза увеличили число известных генов, вовлеченных в процесс митоза (типа клеточного деления). «Это очень важное достижение, - говорит Свэдлоу, - Несмотря на то, что определены последовательности некоторых геномов, мы еще не можем назвать все гены, участвующие в фундаментальных процессах клетки, таких как деление».

После первоначального скрининга 21 тыс. генов ученые идентифицировали 1249 генов, связанных с изменением структуры и пространственной организации хромосом. Около половины этих генов вовлечены в процесс митоза. Было выяснено, что «выключение» одних генов приводит к нарушениям деления клетки на ранних этапах (при делении ядра, или кариокинезе), а других генов – к нарушениям на более поздних этапах (при цитокинезе, когда клетка, содержащая 2 ядра, делится пополам). Ученые использовали эти данные для определения точных функций генов в митозе, как то: сборка веретена деления, участие в цитокинезе и др. Также было выявлено 783 гена, чьи функции, возможно, связаны с клеточным выживанием, и 360 генов, связанных с миграцией клеток.

«Эта работа наглядно отражает влияние генов на функции, связанные с прохождением клеточного цикла. То, что теперь эта информация доступна он-лайн – огромный шаг вперед», - говорит Майкл Бутрос (Michael Boutros), клеточный биолог из Немецкого Центра Изучения Рака в Гейдельберге (German Cancer Research Center) (Германия).

Клеточный YouTube

«Следующим шагом нашего исследования будет проверка сотни выявленных генов-кандидатов митоза для выяснения их точных функций при делении клетки, - говорит Элленберг, - Так как некоторые гены могут быть вовлечены в образование опухолей, было бы полезно сравнить, как разные гены регулируют клеточный цикл в опухолевых и здоровых клетках».

Все указывает на то, что база должна быть популярной. «В основном отзывы положительные. Теперь люди могут войти в базу данных и найти кластеры генов, регулирующие определенный клеточный ответ. Все стало гораздо удобнее: теперь ученым не надо проводить эксперименты по «выключению» гена самостоятельно», - комментирует Элленберг.

Литература:
1. Neumann, B. et al. Nature 464, 721-727 (2010).

По материалам:
NatureNews