I ricercatori sviluppano la prima mappa dinamica della divisione cellulare umana

La mitosi, la divisione di una singola cellula in due cellule identiche, fa parte del processo naturale del ciclo di vita di una cellula. All’interno del corpo umano questo processo fondamentale ha due scopi principali: riparare i tessuti danneggiati e aiutare il corpo a crescere. Per rendere ciò possibile, centinaia di proteine diverse lavorano insieme in una singola cellula, guidando i suoi vari processi. Le proteine aiutano la cellula a mantenere la sua forma, a controllare il movimento della particella e a riparare la cellula se è danneggiata. Il loro ruolo nella divisione cellulare è particolarmente importante, dal momento che controllano tutte le parti del processo, dall’inizio alla fine.

Finora la maggior parte dei laboratori di ricerca si è concentrata sulle singole proteine delle cellule viventi, ma gli scienziati che hanno lavorato ai progetti iNEXT e CohesinMolMech finanziati dall’UE hanno adottato un approccio più completo. Andando oltre le singole proteine e studiando le reti di proteine attive nelle cellule umane viventi, sono riusciti a creare il primo modello di proteina dinamica della divisione cellulare umana.

Un atlante proteico in tempo reale

Il modello, chiamato atlante delle cellule mitotiche, utilizza i dati in immagine 4D per mostrare i cambiamenti che si verificano nelle cellule umane durante le 5 fasi mitotiche: interfase, profase, metafase, anafase e telofase. Inserendo qualsiasi combinazione di un massimo di sette proteine, gli utenti saranno in grado di vedere il processo di divisione cellulare pertinente in tempo reale.

Come spiegano i ricercatori del progetto in un articolo pubblicato sulla rivista «Nature», il modello può anche essere usato per studiare il ruolo svolto dalle proteine in altre funzioni cellulari, come la morte cellulare o la metastasi delle cellule tumorali. Per creare il loro atlante delle proteine dinamiche della divisione cellulare umana, gli scienziati hanno usato un approccio generico. L’approccio può quindi essere applicato alla mappatura e all’estrazione di reti di proteine dinamiche che causano la divisione cellulare in diversi tipi di cellule. «Guardando le reti dinamiche che formano queste proteine, possiamo identificare vulnerabilità critiche, punti in cui c’è una sola proteina responsabile del collegamento di due attività insieme senza un supporto», spiega il co-autore e scienziato senior del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL), Jan Ellenberg, in un comunicato stampa pubblicato sul sito web del partner del progetto.

Ventotto proteine esaminate, centinaia in futuro

Il nuovo modello 4D è stato utilizzato per integrare i dati sulle proteine mitotiche fluorescenti prelevate dalle cellule HeLa, una linea immortale di cellule tumorali umane comunemente utilizzate nella ricerca scientifica. Sono state monitorate complessivamente 28 proteine che svolgono un ruolo importante nella mitosi, usando la microscopia confocale 3D per localizzare la loro posizione nella cellula in diversi momenti nel tempo. Ma sono necessari molti anni di lavoro prima che il team possa creare un set di dati per le circa 600 proteine che guidano la mitosi nelle cellule umane. «Nel lungo periodo, una panoramica completa di tutte le proteine della cellula ci permetterà di vedere come diversi importanti processi della vita, come ad esempio la divisione cellulare e la morte cellulare, sono collegati tra loro. Si può comprendere solo dal punto di vista di una rete», spiega Stephanie Alexander, co-autrice e responsabile della ricerca presso il gruppo Ellenberg di EMBL nello stesso comunicato stampa.

iNEXT (Infrastructure for NMR, EM and X-rays for translational research) sta lavorando per tradurre la ricerca di biologia strutturale fondamentale in applicazioni bioscientifiche. Attraverso la sua ricerca, CohesinMolMech (Molecular mechanisms of cohesin-mediated sister chromatid cohesion and chromatin organization) mira a far progredire la nostra comprensione sulla divisione cellulare, sulla struttura della cromatina e sulla regolazione genica.

Per ulteriori informazioni, si consulti:
sito web del progetto iNEXT