細胞生物学：ヒト細胞分裂における動的タンパク質アトラスのための、実験とコンピューターによる枠組み

有糸分裂のような必須の生物機能には、何百ものタンパク質を空間的・時間的に厳密に協調させる必要がある。タンパク質複合体の形成、機能、調節が確実に正しく行われるためには、細胞構造内でのタンパク質の局在、相互作用のタイミング、変化のいずれもが非常に重要である。生細胞の画像化ではタンパク質の分布や動態を明らかにできるが、実験的および理論的な課題が定量的データの収集を難しくしていた。このようなデータは、情報を包括的に統合した有糸分裂モデルの構築に必須であり、このモデルによって、変化する細胞境界内での有糸分裂装置の分子部品間の動的な相互作用の解析が可能になる。今回我々は、四次元画像データに基づいて、ヒト細胞の有糸分裂が進行する際に起こる形態変化の標準モデルを作成した。そして、このモデルを使って、蛍光相関分光法で校正する顕微鏡法で画像化した多数の蛍光ノックイン有糸分裂タンパク質の動的な三次元濃度データを統合した。ヒトの細胞分裂に関わる動的タンパク質アトラスを作成するためにとった今回の方法には、汎用性がある。異なる種類の細胞で細胞分裂の原動力となる動的なタンパク質局在ネットワークを系統立ててマッピングしたり、そうしたネットワークを検索したりするのにも応用でき、また、この概念は分裂以外の細胞機能にも適用できる。

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