Cell：重磅！首次绘制出酵母基因组编码蛋白在完整细胞周期中的精密运动与分布图谱

Cell：重磅！首次绘制出酵母基因组编码蛋白在完整细胞周期中的精密运动与分布图谱

在一项突破性的研究中，来自加拿大多伦多大学等研究机构的科学家们首次绘制出酵母基因组编码蛋白在完整细胞周期中的精密运动与分布图谱。这一成果近期发表在顶级期刊《细胞》（Cell）上，论文标题为“Proteome-scale movements and compartment connectivity during the eukaryotic cell cycle”。

研究团队运用两种卷积神经网络（DeepLoc 和 CycleNet），对数百万个活酵母细胞的图像进行了深度解析。这一创新方法使得科学家能够全面追踪有机体所有蛋白质在整个细胞周期中的行为，从而揭示了细胞内蛋白质运动的全景图。

研究发现，约四分之一的酵母蛋白质呈现出规律性的空间定位转移或浓度波动。大部分蛋白质表现出聚集或移动这两种行为之一，而非同时兼具。具体来说，研究者观察到大约400种蛋白质仅表现出周期性的定位变化，另有约800种仅表现出周期性的聚集现象。这表明蛋白质受到多层级调控，以确保细胞周期按预定程序精准运行。

研究人员利用荧光显微镜追踪了酵母细胞图像中约4000种蛋白，对细胞周期阶段以及蛋白在细胞核、细胞质和线粒体等22个分类区域内的位置进行了分类。通过使用卷积神经网络，对细胞周期阶段和蛋白位置的识别实现了自动化，细胞周期阶段预测准确率超过93%。

这项研究不仅为我们提供了前所未有的细胞分裂过程中基因组规模的分子事件全景图，还揭示了细胞周期调控的复杂机制。酵母作为真核生物的理想模型，其独特优势在于能够让我们观测到大规模的生物学过程，这是在其他更简单或更复杂的生物体中难以实现的。通过研究酵母细胞周期，我们有望深化对人类细胞周期机制的理解。

参考文献：
Athanasios Litsios et al. Proteome-scale movements and compartment connectivity during the eukaryotic cell cycle. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.02.014.

原文链接：
https://phys.org/news/2024-04-protein-network-dynamics-cell-division.html