פתיחת המסתורין של מבנה התא בעזרת הדמיה חדשנית

מדעני UNIGE שיחזרו לראשונה סרט של הרכבה של הצנטרול האנושי, אחד המבנים החיוניים המרכיבים את התאים שלנו.

תאים מכילים מבנים מיוחדים שונים – כגון הגרעין, המיטוכונדריה או הפרוקסיזומים – המכונים "אברונים". מעקב אחר יצירתם וקביעת המבנה שלהם הוא בסיסי להבנת תפקוד התא והפתולוגיות הקשורות לתפקוד לקוי שלהם. מדענים מאוניברסיטת ז'נבה (UNIGE) שילבו מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה וטכניקות שחזור קינמטי כדי לדמיין, תוך כדי תנועה, את היצירה של המרכז האנושי. אברון זה, החיוני לארגון שלד התא, קשור – במקרה של חוסר תפקוד – לסוגי סרטן מסוימים, הפרעות מוחיות או מחלות רשתית. עבודה זו, שפורסמה בכתב העת תָא, מבהיר את המורכבות של הרכבה צנטרול. זה גם פותח אפיקים חדשים רבים לחקר אברוני תאים אחרים.

ראשיתו של השלד הסלולרי שלנו, תמונה אחר תמונה

יצירת האברונים ממשיכה לפי רצף מדויק של אירועי גיוס חלבונים עוקבים. הדמיה של הרכבה זו בזמן אמת מספקת הבנה טובה יותר של תפקידם של חלבונים אלה במבנה או בתפקוד האברונים. עם זאת, השגת רצף וידאו ברזולוציה מספקת כדי להבחין בין רכיבים מיקרוסקופיים מורכבים כאלה עומדת בפני מספר מגבלות טכניות.

ניפוח תאים לתצפית טובה יותר

זה נכון במיוחד לגבי הצנטריול. אברון זה, בגודל של פחות מ-500 ננומטר (חצי אלפית המילימטר), מורכב מכ-100 חלבונים שונים המאורגנים בשישה תחומים תת-מבנהיים. עד לפני כמה שנים, אי אפשר היה לדמיין את מבנה הצנטריול בפירוט. המעבדה של פול גיצ'ארד ווירג'יני האמל, מנהלי שיתוף פעולה של מחקר במחלקה לביולוגיה מולקולרית ותאית בפקולטה למדעים של UNIGE, שינתה מצב זה באמצעות טכניקת מיקרוסקופיה הרחבה. טכניקה חדשנית זו מאפשרת לנפח את התאים ואת המרכיבים שלהם בהדרגה מבלי להיות מעוותים, כך שניתן לצפות בהם – באמצעות מיקרוסקופים קונבנציונליים – ברזולוציה גבוהה מאוד.

השגת תמונות של הצנטריול ברזולוציה כה גבוהה מאפשרת את המיקום המדויק של חלבונים בזמן נתון אך אינה נותנת מידע על סדר הופעתם של תחומים תת-מבנהיים או של חלבונים בודדים. Marine Laporte, עמית מחקר והוראה לשעבר בקבוצת UNIGE והמחבר הראשון של המחקר, השתמש במיקרוסקופ הרחבה כדי לנתח את מיקומם של 24 חלבונים בששת התחומים בלמעלה מאלף סנטריולים בשלבי צמיחה שונים.

ארגון מחדש של תמונות כדי להניע אותן

"העבודה המאוד מייגעת הזו גררה שחזור קינמטי פסאודו-זמני. במילים אחרות, הצלחנו להחזיר לסדר כרונולוגי את אלפי התמונות שצולמו באקראי במהלך ביוגנזה צנטריולית, לשחזר את השלבים השונים בהיווצרות תשתיות צנטריולים, באמצעות ניתוח ממוחשב שפיתחנו", מסבירה וירג'יני האמל, שותפה. מוביל המחקר.

הגישה הייחודית הזו, המשלבת את הרזולוציה הגבוהה מאוד של מיקרוסקופ התרחבות ושחזור קינמטי, אפשרה לנו לדגמן את המכלול ה-4D הראשון של הצנטרול האנושי. "העבודה שלנו לא רק תעמיק את ההבנה שלנו לגבי היווצרות צנטריולים, אלא גם תפתח אפשרויות מדהימות בביולוגיה תאית ומולקולרית, שכן ניתן ליישם שיטה זו על מקרומולקולות ומבנים תאיים אחרים כדי לחקור את הרכבתן במרחב ובזמן", מסכם פול גויצ'ארד. .