Spørgsmål og svar:Forskere skærper deres fokus på passager ind i kernen

Ligesom lasthavneledere på et forsendelseslager fungerer nukleare porekomplekser som gatekeepere til cellens hovedkvarter og kontrollerer trafikken ud af kernen.

En forsker fra North Carolina State University var en del af en ny undersøgelse, offentliggjort iNano Letters , der afslørede en metode til bedre at forstå, hvad der foregår i billeder af disse bittesmå porer – et fund, som de håber, at videnskabsmænd kan bygge videre på for både at studere nukleare porekomplekser og forstå deres rolle i celleudvikling og sygdom.

Specifikt kom forskere med en metode til at bruge maskinlæring til at hjælpe med at differentiere nukleare porekomplekser i billeder af celler. The Abstract talte med Yang Zhang, assisterende professor i tekstilkemi, teknik og videnskab ved NC State, om undersøgelsen.

The Abstract:Hvad er nukleare porekomplekser?

Yang Zhang:De er kanaler i nanostørrelse, udstyret med proteiner, i kernens membran. De bruges til at transportere biomolekyler, såsom DNA, proteiner eller andre molekyler, fra kernen til cellens cytoplasma. De er gatekeepere for mange celleaktiviteter, såsom transkription, som er et af de første trin i at omdanne DNA til proteiner.

TA:Hvorfor er du interesseret i kanaler i nanostørrelse på den nukleare membran?

Zhang:Trafik gennem disse nukleare porer kunne kontrollere sygdomsveje. Hvis vi er i stand til at programmere menneskehandelsaktiviteter mellem kernen og cytoplasmaet, kan vi måske omdanne dem til at behandle sygdomme som kræft. Vi studerer fundamentale biologiske processer ved hjælp af superopløsningsbilleddannelse.

TA:Hvordan er du i stand til at tage billeder af disse små nukleare porekomplekser?

Zhang:Fordi disse porer er så små, skal de afbildes ved hjælp af en superopløsnings fluorescensmikroskopi - en nobelprisvindende teknik. Endnu vigtigere, for at studere disse nukleare porekomplekser, kan du ikke bare tage et billede i høj opløsning og være færdig. Vi udviklede en tilgang, der gjorde det muligt for os at forstå, hvad der sker med de nukleare porekomplekser, som vi ser i billeddannelse.

For at gøre det mærkede vi først komplekserne ved hjælp af fluorescerende farvestoffer, så de kunne påvises i superopløsningsfluorescensmikroskopet, og udviklede derefter en computersimulering af komplekset, som vi sammenlignede med det rigtige billede.

Vi sammenlignede det simulerede billede med det virkelige billede for at vide, hvor godt vi var i stand til at fange informationen, og ved hjælp af maskinlæringsbaseret billedsegmentering var vi i stand til bedre at forstå kompleksernes sammensætning. Nu kan vi bygge videre på dette for bedre at forstå andre billeder af nukleare porekomplekser under forskellige forhold.

Zhang svarede til undersøgelsen i Nano Letters .

Flere oplysninger: Wei-Hong Yeo et al., Undersøgelse af usikkerheder i enkeltmolekyle lokaliseringsmikroskopi ved hjælp af eksperimentelt informeret Monte Carlo-simulering, nanobogstaver (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c00852

Journaloplysninger: Nano-bogstaver

Leveret af North Carolina State University