Em um artigo publicado na revista
PLoS Computational Biology, cientistas utilizaram uma abordagem de ciência de dados para estudar as variações observadas entre diferentes células na formação do fuso.
Essa estrutura permite a migração dos cromossomos durante a divisão celular, garantindo sua precisão. Em particular, eles mostraram que três parâmetros são suficientes para explicar essa variabilidade.
Uma abordagem de ciência de dados para estudar a variabilidade celular
Cada célula é diferente da sua vizinha. Quantificar essa variabilidade é indispensável, pois ela contém informações importantes sobre os mecanismos celulares subjacentes.
Acima, marcação dos microtúbulos em ciano e dos cromossomos em magenta, bem como os polos do fuso mitótico, incluindo os centrossomos, estruturas acompanhadas em nossas análises. A imagem é tirada em metáfase tardia.
Abaixo, à esquerda, os três arquétipos, com o terceiro arquétipo menos esperado mais visível. Esses arquétipos representam as alongações típicas do fuso mitótico ao longo do tempo em metáfase e anáfase.
Abaixo, à direita, uma classificação representando a dosagem de cada arquétipo para reproduzir as alongações em algumas condições geneticamente perturbadas. Cada cor corresponde a um gene específico. Quando os pontos estão próximos, isso sugere fenótipos semelhantes e implica que os genes provavelmente pertencem à mesma via de sinalização ou ao mesmo mecanismo.
© Jacques Pécréaux e Laurent Chesneau Em um artigo publicado na revista
PloS Computational Biology, os cientistas focaram no comprimento do fuso mitótico, que se forma para permitir a migração dos cromossomos durante a divisão celular, para estudar essa variabilidade. Essa medida é frequentemente utilizada para indicar se a divisão está ocorrendo corretamente.
Eles usaram o nematoide
Caenorhabditis elegans para realizar este estudo. Neste modelo, as divisões celulares são bem conhecidas e ocorrem de forma reprodutível. Além disso, é fácil manipular o genoma para controlar com precisão a relação entre o fenótipo e o genótipo.
Os cientistas coletaram as curvas de alongação de 1500 células em condições controle e geneticamente perturbadas para representar a variedade de possibilidades. Para realizar uma análise sem pressupostos, eles basearam sua abordagem unicamente nos dados. Os descritores de variabilidade foram extraídos automaticamente.
Com esse método, eles obtiveram dois descritores próximos aos já conhecidos: o comprimento do fuso e a taxa de alongação na anáfase (etapa da mitose em que os cromossomos alcançam o polo do fuso mitótico).
Mas os cientistas descobriram um novo: o encurtamento no final da metáfase (etapa da mitose em que os cromossomos estão reunidos no centro do fuso) – presente em todas as condições. Tal fenótipo era anteriormente limitado a células com ligações cromossômicas defeituosas.
Uma análise que destaca os mecanismos fundamentais.
Esses três descritores explicam 95% da variabilidade, o que sugere que a coreografia complexa do fuso depende de apenas alguns mecanismos básicos. Isso também limita os fenótipos possíveis, apontando para mecanismos que garantem a robustez da divisão.
Além disso, os cientistas mostraram que o comprimento final do fuso na anáfase, importante para determinar o destino das células-filhas, já está determinado no final da metáfase, apesar da reorganização completa do fuso entre as duas fases. Isso revela uma interdependência inesperada entre os fusos metafásico e anafásico.
Além do mais, os mesmos descritores explicam a variabilidade em condições geneticamente perturbadas. Isso sugere que nenhum novo mecanismo surge nas células defeituosas. Apenas as contribuições dos mecanismos mudam.
Por fim, esses resultados destacam os princípios mecanísticos fundamentais que regem os fusos mitóticos e sua robustez. Isso ajudará a identificar como as células cancerosas conseguem se dividir apesar dos defeitos acumulados e dos tratamentos antimitóticos.
Além desses primeiros resultados sobre o fuso mitótico, esses trabalhos também oferecem uma ferramenta prática para quantificação de fenótipos em outros contextos celulares. Com o uso de inteligência artificial, esse método permitirá propor novos genes candidatos envolvidos nos mecanismos da divisão celular. Isso é crucial para aumentar nossa compreensão e identificar os atores desses mecanismos, com a possibilidade de torná-los futuros alvos terapêuticos.
Referências:
Le Cunff Y, Chesneau L, Pastezeur S, Pinson X, Soler N, Fairbrass D, et al. (2024). Unveiling inter-embryo variability in spindle length over time: Towards quantitative phenotype analysis.
PLoS Comput Biol 20(9): e1012330.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1012330
Fonte: CNRS INSB