Tämä rakenne mahdollistaa kromosomien siirtymisen solunjakautumisen aikana, varmistaen sen tarkkuuden. Erityisesti he osoittivat, että kolme parametria riittävät selittämään tämän vaihtelun.
Tieteen tietoanalyysimenetelmä solujen vaihtelun tutkimiseen
Jokainen solu on erilainen kuin naapurinsa. Tämän vaihtelun kvantifiointi on välttämätöntä, koska se sisältää tärkeitä tietoja solujen taustalla olevista mekanismeista.
Ylhäällä mikrotubulien merkintä syaanilla ja kromosomien magentalla sekä mitoottisen sukkulan navat, mukaan lukien sentrosomit, rakenteet, joita seurataan analyyseissämme. Kuva on otettu myöhäisessä metafaasissa.
Alhaalla vasemmalla kolme arkkityyppiä, joista kolmas arkkityyppi on odottamattomampi ja näkyvämpi. Nämä arkkityypit edustavat tyypillisiä mitoottisen sukkulan pidentymiä ajan kuluessa metafaasissa ja anafaasissa.
Alhaalla oikealla luokittelu, joka kuvaa kunkin arkkityypin annostusta pidentymien toistamiseksi joissakin geneettisesti häirityissä olosuhteissa. Jokainen väri vastaa tiettyä geeniä. Kun pisteet ovat lähellä toisiaan, se viittaa samanlaisiin fenotyyppeihin ja ehdottaa geenejä, jotka mahdollisesti kuuluvat samaan signalointireittiin tai mekanismiin.
© Jacques Pécréaux ja Laurent Chesneau
Alhaalla vasemmalla kolme arkkityyppiä, joista kolmas arkkityyppi on odottamattomampi ja näkyvämpi. Nämä arkkityypit edustavat tyypillisiä mitoottisen sukkulan pidentymiä ajan kuluessa metafaasissa ja anafaasissa.
Alhaalla oikealla luokittelu, joka kuvaa kunkin arkkityypin annostusta pidentymien toistamiseksi joissakin geneettisesti häirityissä olosuhteissa. Jokainen väri vastaa tiettyä geeniä. Kun pisteet ovat lähellä toisiaan, se viittaa samanlaisiin fenotyyppeihin ja ehdottaa geenejä, jotka mahdollisesti kuuluvat samaan signalointireittiin tai mekanismiin.
© Jacques Pécréaux ja Laurent Chesneau
Artikkelissa, joka on julkaistu PloS Computational Biology -lehdessä, tutkijat keskittyivät mitoottisen sukkulan pituuteen, joka muodostuu mahdollistamaan kromosomien siirtymisen solunjakautumisen aikana, tutkiakseen tätä vaihtelua. Tätä mittaa käytetään yleisesti osoittamaan, tapahtuuko jakautuminen oikein.
He käyttivät tutkimuksessaan sukkulamadon, Caenorhabditis elegansin, mallia. Tässä mallissa solunjakautumiset ovat hyvin tunnettuja ja tapahtuvat toistettavasti. Lisäksi genomin manipulointi on helppoa, mikä mahdollistaa fenotyypin ja genotyypin välisen suhteen tarkan hallinnan.
Tutkijat keräsivät 1500 solun pituuskäyrät kontrolli- ja geneettisesti häirityissä olosuhteissa edustaakseen mahdollisuuksien kirjoa. Ennakkoluulottoman analyysin suorittamiseksi he perustuivat pelkästään tietoihin. Vaihtelun kuvaajat poimittiin automaattisesti.
Tällä menetelmällä he saivat kaksi tunnettua kuvaajaa lähellä olevat kuvaajat: sukkulan pituus ja anafaasin pidentymisnopeus (mitoosin vaihe, jossa kromosomit saavuttavat mitoottisen sukkulan navan).
Mutta tutkijat löysivät uuden: lyhenemisen metafaasin lopussa (mitoosin vaihe, jossa kromosomit kokoontuvat sukkulan keskelle) - joka esiintyy kaikissa olosuhteissa. Tällainen fenotyyppi oli aiemmin rajoitettu soluihin, joissa oli vialliset kromosomikiinnitykset.
Analyysi, joka tuo esiin perustavanlaatuiset mekanismit.
Nämä kolme kuvaajaa selittävät 95 % vaihtelusta, mikä viittaa siihen, että sukkulan monimutkainen koreografia perustuu vain muutamiin perusmekanismeihin. Tämä myös rajoittaa mahdollisia fenotyyppejä, osoittaen mekanismeja, jotka varmistavat jakautumisen kestävyyden.Lisäksi tutkijat osoittivat, että anafaasin lopullinen sukkulan pituus, joka on tärkeä tytärsolujen kohtalon määrittämiseksi, on jo asetettu metafaasin lopussa, huolimatta sukkulan täydellisestä uudelleenjärjestelystä näiden kahden vaiheen välillä. Tämä paljastaa odottamattoman keskinäisen riippuvuuden metafaasi- ja anafaasisukkuloiden välillä.
Lisäksi samat kuvaajat selittävät vaihtelun geneettisesti häirityissä olosuhteissa. Tämä viittaa siihen, että viallisissa soluissa ei ilmene uusia mekanismeja. Vain mekanismien panokset muuttuvat.
Lopulta nämä tulokset tuovat esiin mitoottisten sukkuloiden ja niiden kestävyyden hallitsevat mekanistiset periaatteet. Tämä auttaa tunnistamaan, millä mekanismilla syöpäsolut onnistuvat jakautumaan kertyneistä virheistä ja antimitootisista hoidoista huolimatta.
Näiden ensimmäisten mitoottista sukkulaa koskevien tulosten lisäksi nämä tutkimukset tarjoavat myös käytännöllisen työkalun fenotyyppien kvantifiointiin muissa solukonteksteissa. Tekoälyn avulla tämä menetelmä mahdollistaa uusien ehdokasgeenien ehdottamisen, jotka ovat mukana solunjakautumismekanismeissa. Se on tärkeä haaste ymmärryksemme lisäämiseksi ja mekanismien toimijoiden tunnistamiseksi, jotta niistä voidaan tarvittaessa tehdä tulevia terapeuttisia kohteita.
Viitteet:
Le Cunff Y, Chesneau L, Pastezeur S, Pinson X, Soler N, Fairbrass D, et al. (2024). Unveiling inter-embryo variability in spindle length over time: Towards quantitative phenotype analysis.
PLoS Comput Biol 20(9): e1012330. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1012330