Первый анализ того, как белки устроены в клетке, был опубликован сегодня в журнале Science, показывающий, что большая часть белков человека может быть обнаружена более чем в одном месте в данной клетке.
Используя шведский атлас клеток, исследователи изучили пространственное распределение человеческого протеома, соответствующего большинству генов, кодирующих белки, и описали с беспрецедентной точностью распределение белков по различным органеллам и субструктурам клеток. мельчайшая единица человеческого тела, клетка.
Внутри клетки органеллы создают перегородки, образующие закрытую среду для химических реакций, предназначенных для выполнения определенных функций в клетке. Поскольку эти функции тесно связаны с определенными наборами белков, знание субклеточного расположения протеома человека является ключевым знанием для понимания функций и основных механизмов человеческой клетки.
Исследование возглавила Эмма Лундберг, доцент Королевского технологического института KTH и ответственная за лабораторию высококонцентрированной микроскопии в лаборатории «Наука для жизни» (SciLifeLab) в Стокгольме, Швеция. Команда создала более 300 000 изображений, чтобы систематически определить пространственное распределение белков человека в культивируемых клеточных линиях и сопоставить их с клеточными компартментами и субструктурами с разрешением одной клетки..
The Cell Atlas является результатом более чем 10-летних исследований в рамках программы Human Protein Atlas и был запущен в декабре 2016 года. Статья в журнале Science описывает подробный анализ сотен тысяч изображений, созданных в рамках этих международных усилий, в которых также участвовали группы из Китая, Южной Кореи, Индии, Дании и Германии.
«Только изучая молекулярные компоненты наименьшей функциональной единицы организма - клетки - мы можем достичь полного понимания биологии человека», - говорит профессор KTH Матиас Улен, директор Атласа белков человека. «Атлас клеток предоставляет исследователям новые знания, которые облегчают функциональное исследование отдельных белков и их роли в биологии и заболеваниях человека».
Публикуемая статья также включает сравнительное исследование, проведенное Кэтрин Лилли, директором Кембриджского центра протеомики в Кембриджском университете, Великобритания, которое позволило подтвердить анализ иммунофлуоресцентной (ИФ) микроскопии на основе антител альтернативным методом. стратегия картирования, в которой использовалась масс-спектрометрия.
В общей сложности 12 003 белка, на которые нацелены 13 993 антитела, были классифицированы в один или несколько из 30 клеточных компартментов и субструктур, в целом определяя протеом 13 основных органелл. Органеллами с самыми большими протеомами были ядро (6, 930) и его субструктуры, такие как тельца и пятнышки, а также цитозоль (4, 279).
Интересно, что около половины белков находятся более чем в одном компартменте, что свидетельствует об общем пуле белков в функционально несвязанных частях клетки. Это открытие проливает новый свет на сложность клеток.
The Cell Atlas - это ресурс с открытым доступом, который могут использовать исследователи по всему миру для изучения представляющих интерес белков или органелл. - говорит Лундберг. «Atlas позволяет использовать приложения для системной биологии и моделирования клеток, а также является очень ценным ресурсом для приложений машинного обучения при распознавании образов изображений».