Net als de managers van laadkades in een scheepsmagazijn, fungeren nucleaire poriëncomplexen als poortwachters voor het hoofdkwartier van de cel, waarbij ze het verkeer uit de kern controleren.

Een onderzoeker van de North Carolina State University maakte deel uit van een nieuwe studie, gepubliceerd inNano Letters , dat een methode onthulde om beter te begrijpen wat er aan de hand is in afbeeldingen van deze kleine poriën - een bevinding waarvan ze hopen dat wetenschappers hierop kunnen voortbouwen om nucleaire poriecomplexen te bestuderen en hun rol in celontwikkeling en ziekte te begrijpen.

Concreet bedachten onderzoekers een methode om machinaal leren te gebruiken om nucleaire poriecomplexen in afbeeldingen van cellen te helpen differentiëren. The Abstract sprak met Yang Zhang, assistent-professor textielchemie, techniek en wetenschap bij NC State, over het onderzoek.

De samenvatting:Wat zijn nucleaire poriecomplexen?

Yang Zhang:Het zijn kanalen van nanoformaat, uitgerust met eiwitten, in het membraan van de kern. Ze worden gebruikt om biomoleculen, zoals DNA, eiwitten of andere moleculen, van de kern naar het cytoplasma van de cel te transporteren. Ze zijn poortwachters voor veel celactiviteiten, zoals transcriptie, wat een van de eerste stappen is bij het omzetten van DNA in eiwitten.

TA:Waarom ben je geïnteresseerd in kanalen van nanoformaat op het kernmembraan?

Zhang:Verkeer door deze nucleaire poriën zou ziektetrajecten kunnen beheersen. Als we in staat zijn om handelsactiviteiten tussen de kern en het cytoplasma te programmeren, kunnen we ze misschien opnieuw bedraden om ziekten zoals kanker te behandelen. We bestuderen fundamentele biologische processen met behulp van superresolutiebeeldvorming.

TA:Hoe kun je foto's maken van deze kleine kernporiëncomplexen?

Zhang:Omdat deze poriën zo klein zijn, moeten ze in beeld worden gebracht met behulp van fluorescentiemicroscopie met superresolutie – een techniek die een Nobelprijs heeft gewonnen. Belangrijker nog is dat je, om deze nucleaire poriecomplexen te bestuderen, niet zomaar een foto met hoge resolutie kunt maken en klaar bent. We hebben een aanpak ontwikkeld waarmee we konden begrijpen wat er gebeurt met de nucleaire poriecomplexen die we in beeldvorming zien.

Om dat te doen, hebben we de complexen eerst gelabeld met behulp van fluorescerende kleurstoffen, zodat ze detecteerbaar waren in de fluorescentiemicroscoop met superresolutie. Vervolgens hebben we een computersimulatie van het complex ontwikkeld die we hebben vergeleken met het echte beeld.

We vergeleken het gesimuleerde beeld met het echte beeld om te weten hoe goed we de informatie konden vastleggen, en met behulp van op machine learning gebaseerde beeldsegmentatie konden we de composities van de complexen beter begrijpen. Nu kunnen we hierop voortbouwen om andere beelden van nucleaire poriecomplexen onder verschillende omstandigheden beter te begrijpen.

Zhang correspondeerde met het onderzoek in Nano Letters .

Meer informatie: Wei-Hong Yeo et al., Onderzoek naar onzekerheden bij lokalisatiemicroscopie met één molecuul met behulp van experimenteel geïnformeerde Monte Carlo-simulatie, Nanoletters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c00852

Journaalinformatie: Nanobrieven

Aangeboden door North Carolina State University