偷看里面的细胞的日记

美法的关键声誉的作家阿奈多年来波动,但她肯定广告写日记的好处。当她于1966年出版,使她成为文学明星。这是在写日记,我发现如何捕捉生活瞬间的,她证实。

捕获细胞的生活时刻创建分子日记现在已经成为一种产业。动机是清楚的:我们只能正确理解生物学作为一个动态的过程,一个常数由分子细胞对话。这个聊天通常包括打开和关闭基因,通过复杂的网络监管的相互作用和信号。真正的“原料”的人体,肿瘤学家悉达多慕克吉在他的新书中写道这首歌的细胞不是(静态)信息,但是这些信息的方式是活跃,解码,转变,由细胞和集成…。”

你如何让一个细胞记日记吗?几个现有方法利用DNA本身的信息性质使分子细胞接收信号的记录。¹例如,基因编辑Crispr-Cas9系统已被用于突变引入一个定义明确的目标站点在细胞的基因组中,当一个细胞事件触发的转录RNA分子,然后引导DNA-cleaving Cas9酶网站。通过这种方式,一个总部位于旧金山的组能够记录变化在细胞在老鼠胚胎发生的原肠胚形成阶段。²

但是DNA的方法要求涉及细胞的DNA进行排序的程序编辑。麻省理工学院的一个研究小组,我们由神经学家爱德华·Boyden怀疑保持细胞日记使用蛋白质将允许一个更简单的读出。的概念是优雅简单的。³细胞配有基因编码一种蛋白质,它是不断地表达,并将聚集到长纤维构成的录音带。蛋白质标记的抗原决定基,肽序列被抗体自己承担荧光标签,所以越来越多的蛋白质丝可以发光,很容易在光学荧光显微镜可见。

在记录

的反复试验,研究人员发现一种蛋白质(基于一个细菌中发现的大肠杆菌)聚合成细丝,他们称表达记录群岛(XRIs)。记录一些细胞活动,目标是两filament-forming蛋白质的表达有不同的抗原决定基连接,这样他们将绑定不同的荧光抗体。那么XRI包含了更多的新的子单元当事件被触发时,和改变颜色。后检查,确保丝本身不扰乱细胞的正常行为,和校准的增长率与灯丝长度时间,Boyden和他的同事们表明他们确实有一个系统,可以注册细胞状态的变化在许多天周时期,在不到一天的时间分辨率。

团队利用其方法记录特定的细胞活动的时间演化,即(鼠标)神经元的两极化。这是一个至关重要的阶段的神经激活电压改变细胞膜的“休息”状态,大量的钠离子或钾离子通过离子通道。两极化是伴随着一种叫做c-Fos的蛋白质的表达:一个转录因子,能促进其他蛋白质的表达。相应的c-fos基因的一个例子是一个立即早期基因的启动子,其监管行为通常是利用连接细胞刺激(如诱导两极化)蛋白的表达,可以作为记者的事件。如果c-fos激活细胞两极化的诱发生产XRI特定标记蛋白质的亚基,这印记荧光记录事件的灯丝。XRI系统通过使用病毒传递到活老鼠的大脑,Boyden和他的同事们可以随后检查大脑切片时,在几天的时间内,发生神经刺激。一个可以想象做同样的事情,说,药物,记录何时何地它诱导的细胞反应生活的动物。

方法目前有局限性,不仅在空间和时间分辨率,例如,它对分裂细胞不起作用。更重要的是,它创造了只有一个粗略的了解细胞的活动:记录发生了什么事,但不是如何的细胞反应。这是一种生理日记,不是一个分子。一个完整的历史,许多观点,将要求。