跟踪细胞的遗传性压力

接触的细胞环境压力,如温度或营养限制会导致许多基因的激活。在酿酒酵母例如,压力可以改变几乎900个基因的表达。然而,虽然反应的程度可以细胞群之间的差异,这些差异背后的机制并不清楚。

作为工作的一部分最近出版的在科学的进步,一个研究小组从耶鲁大学系统生物学研究所表明,单个细胞保存记忆的母亲的动态响应葡萄糖限制压力生活了好几代了。米纳克希Chatterjee博士,我们向作者学习更多关于这项研究和它的更广泛的影响。

安娜·麦克唐纳(上午):是什么让你调查压力反应在细胞的遗传吗?

米纳克希Chatterjee博士(MC):通常,生物学家可能集中在分子反应来源于人口平均水平,而不是研究单个细胞可能有自己的可变性。然而,了解监管流程管理的动力和异构性质在生物系统适应需要执行单个细胞测量将变异细胞之间的知识随着时间的推移以及位于相同的单元中。事实上,令人兴奋的新进展延时显微和单个细胞分析平台已经开始提供一个直接视图中的变化和单个细胞之间。在这里,通过开发一个微流体平台跟踪单个细胞,建立一个家庭应激反应的数学模型,我们不仅可以研究细胞变化在压力环境中,但也明白如果这些变化可能受遗传的细胞反应的影响。

问:你能给我们一个概述的研究和发现呢?

主持人:在这项工作中,我们研究了信号处理策略由单个细胞生活在实现对压力的反应,由工程工具和平台构建微流控设备和开发一种新颖的图像处理算法。使用这些平台结合延时显微,然后跟踪单个细胞的应激反应的家庭几代人。酵母是一种很好的生物模型的用途:它将迅速(大约每2小时后)使其可行的研究许多细胞。分析这些压力信号(这里是葡萄糖限制压力)借用电气工程的分析方法,我们发现,单一的酵母细胞保存他们的母亲的记忆的动态应力响应模式为多个后代,最后建立了一个数学模型来预测在单个细胞压力的结果。我们工作的跨学科性质的一个例子是系统水平实验设计可以一起计算和分析方法,对我们理解的桥梁进化是如何采取措施优化健身在压力环境中。

问:你能告诉我们更多关于新nuclear-marker免费方法开发MSn2核本地化,及其带来的一些优势?

主持人:在这里,我们调查的核本地化动态应力响应转录因子命名Msn2,作为压力反应的读出。在压力面前,Msn2航天飞机从细胞质细胞核的细胞。量化Msn2核本地化强度在一个单元中,我们开发了一个算法来估计Msn2核本地化间接荧光标记的像素强度在整个细胞,而不直接使用核标记。这种方法允许我们减少光毒性细胞和确保细胞成长在一个健康的时尚在长期尺度血统所需跟踪。该算法综合信息从空间位置和强度的荧光标记像素在整个细胞,都有了明显的改善比当代算法精度和分辨能力。

问:你的发现可以帮助解释如何在压力环境中健康发展,以及你的发现有更广泛的影响呢?

主持人:这可能意味着细胞调节的程度和复杂性的分子通过表观遗传变化的一代又一代适应应对恶劣的环境。

我们的研究将医疗后果-异质性的细胞反应和/或存在“细胞记忆”可能是重要的在理解某些药物的敏感性细胞类型。这将为新方法来操纵细胞命运。

问:你有什么未来的工作计划?

主持人:未来的工作将致力于解决的机械基础stress-specific继承通过实验验证。未来实验将涉及操纵压力敏感的基因电路了解其不同的分子组件之间的交互可能观察到的细胞反应。

博士米纳克希Chatterje安娜·麦克唐纳说,科学技术网络作家。188金宝搏备用

参考:

m . Chatterjee m . Acar可遗传的应激反应动力学揭示了单细胞家谱。科学。放置4,e1701775 (2018)。

米纳克希Chatterjee目前研究员在詹森发现科学研究与开发中,强生公司。她在小说标志物的药物发现工作,应用于医疗和精密医学使用机器学习和基于信号处理的方法。她收到了她的耶鲁大学电子工程博士学位。皮埃尔·w·霍格的家伙,她进行了论文研究系统生物学研究所的耶鲁大学,在那里她设计的微流控设备和执行定量建模预测应力结果住单个细胞。