Cell Division

طور باحثون من جامعة ميشيغان تقنية تصوير جديدة تسمح لهم برؤية تفاصيل غير مسبوقة في الخلايا الحية ، وتستخدم هذه التقنية ، التي تسمى الفحص المجهري فائق الدقة القائم على التشتت ، الضوء المتناثر بدلاً من الجزيئات الفلورية لإنشاء الصور ، ويسمح هذا للعلماء بمراقبة السلوك الجزيئي مباشرة على مدى فترة أطول بكثير ، مما يفتح نافذة على العمليات البيولوجية المحورية مثل انقسام الخلايا.

وقال جوانججي كوي ، مهندس الطب الحيوي بجامعة ميتشيغان والمؤلف الرئيسي للدراسة: "الخلية الحية هي مكان مزدحم ، حيث تنبض البروتينات هنا وهناك"، "وإن حلنا الجديد جذاب للغاية لمشاهدة هذه الأنشطة أثناء العمل" ، ويمكن لتقنيات التصوير التقليدية ، مثل الفحص المجهري الفلوري ، أن توفر فقط لمحة سريعة عن السلوك الجزيئي.

وذلك لأن جزيئات التألق تصدر الضوء فقط عندما يتم تحفيزها بواسطة الليزر ، وهذا يحد من مقدار الوقت الذي يمكن للعلماء أن يلاحظوا فيه السلوك الجزيئي ، ولا يحتوي الفحص المجهري فائق الدقة المستند إلى التشتت على هذا القيد ، وينبعث الضوء المتناثر من الجزيئات بشكل مستمر ، لذلك يمكن للعلماء مراقبة السلوك الجزيئي على مدى فترة أطول بكثير.

وهذا يسمح لهم بمعرفة كيفية تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض وكيف تتحرك داخل الخلية ، واستخدم الباحثون مجهرًا فائق الدقة قائمًا على التشتت لدراسة عملية انقسام الخلايا ، ووجدوا أنه يمكن استخدام هذه التقنية لتصور حركات البروتينات الفردية أثناء انقسام الخلية ، وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها الحصول على مثل هذه الصور التفصيلية لانقسام الخلايا.

ويعتقد الباحثون أن الفحص المجهري عالي الدقة القائم على التشتت لديه القدرة على إحداث ثورة في الطريقة التي يدرس بها العلماء الخلايا الحية ، ويمكن استخدام هذه التقنية لدراسة مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية ، من تطور الأمراض إلى آليات الشيخوخة ، ونُشرت الدراسة الخاصة بالقاء نظرة على تفاصيل انقسام الخلية في مجلة Nature Communications.

ويتمثل الحل الفائق في مراقبة العمليات البيولوجية الصغيرة بشكل لا يصدق، حيث يتم استخدام سلسلة من اللقطات المأخوذة من مجموعات من الجزيئات الفلورية التي تسلط الضوء على مناطق محددة من الأنسجة المستهدفة، ما يزيل التأثير الباهت لفيضان الضوء ، وقام تسوي وزملاؤه بفحص عملية الانقسام الخلوي بأكملها باستخدام تنظير PINE النانوي الجديد.

إنقسام الخلية

وكشفوا عن سلوك لم يسبق له مثيل لجزيئات الأكتين (بروتين موجود في جميع الخلايا الحقيقية النواة)، وصولا إلى مستوى الجزيء الفردي ، ويزود الأكتين، المكون الرئيسي للهيكل الخلوي للخلية، الخلايا بالدعم الهيكلي ويساعد على تسهيل الحركة داخل الخلية ، لذا فإن هذه الجزيئات الظاهرة "على شكل خيوط متفرعة" تلعب دورا هائلا في تقسيم الخلية قبل فصلها إلى خليتين.

وومن خلال مراقبة 904 خيوط أكتين في أثناء عملية الانقسام الخلوي، تمكن تسوي وفريقه من رؤية كيف تتصرف الجزيئات الفردية بعضها مع بعض ، ووجدوا أن جزيئات الأكتين عندما تكون أقل ارتباطا بعضها ببعض، ستتوسع بحثا عن المزيد من الروابط ، وعندما يصل كل أكتين إلى جيرانه، فإنه يقترب من جزيئات الأكتين الأخرى، ما يؤدي إلى زيادة شبكتها.

ورأى الباحثون كيف تُرجمت هذه الحركات الصغيرة الحجم عبر عرض خلوي واسع النطاق ، وبشكل غير متوقع، عندما يوسع الأكتين الخلية بشكل عام ، تتقلص فعليا ، في حين أنها تتوسع عندما يتقلص الأكتين ، ويبدو هذا مثابة تناقض، لذا يحرص الباحثون على استكشاف كيفية حدوث هاتين الحركتين المتعارضتين.