슬롯 머신는 전형적으로 모든 방향으로 바깥쪽으로 확장하여 자라지 만, 식물의 뿌리 모발의 발달, 효모의 신진 및 동물 뉴런에서의 축삭의 연장을 포함하여 많은 중요한 생물학적 기능이 단일 방향으로 자라도록합니다. 생물 학자들은 수십 년 동안 슬롯 머신 내의 구조가 양극화 된 성장으로 알려진 것에 참여하는 것으로 보이지만, 이러한 복잡한 기능을 달성하기 위해 이러한 구성 요소가 어떻게 작동하는지 정확히 어떻게 미스터리로 남아 있습니다..
NSF (National Science Foundation)에서 5 년간 977,000 달러의 커리어 상을 수상한 Luis Vidali, 슬롯 사이트 (WPI)의 생물학 및 생명 공학 조교수는 셀의 내부 항문의 구성 요소가 싱글 지적의 구성 요소에 집중하기 위해 기본적인 질문에 대답하기를 희망합니다. 커리어상은 젊은이 결함이있는 회원들에게 가장 권위 있고 경쟁력있는 NSF 상입니다. WPI 교수진이받은 가장 큰 경력 상인 Vidali 's Award는 18 명을 수상한 WPI 교수진의 수를 18 명으로 가져 왔습니다.
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슬롯 머신의 연구는 사실상 모든 세포의 일부인 구성 요소들 사이의 상호 작용에 초점을 맞출 것이다 : Actin cytoskeleton, 세포가 구조와 모양을주는 일종의 스캐 폴딩; 소포, 세포 내 물질의 수송을 포함하여 다양한 기능에 사용되는 작은 파우치; 및 미오신, 모터로 알려진 단백질은 세포 골격의 섹션을 따라 소포와 기타 재료를 러그 할 수있는 작은 트럭처럼 작용하기 때문에.
"생물 학자들은 오랫동안 이러한 구성 요소가 양극화 된 세포 성장에 관여한다는 것을 오랫동안 알고 있습니다."슬롯 머신는 "우리는 그들이하는 일을 어떻게하기 위해 어떻게 조직되어 있는지는 알지 못합니다. 우리는 그들이 기계적 수준에서 함께 일하는 방법을 이해하지 못합니다. 이들이 이러한 지식을 추구하는 것은 중요한 기능을 추구하는 것이 중요합니다.
슬롯 머신는 팁에서만 자라는 필라멘트 세포를 가진 이끼 인 Physcomitrella Patens의 편광 성장을 연구 할 것입니다. 그는 유전자 기술, 고급 현미경 및 컴퓨터 시뮬레이션의 조합을 사용하여 액틴, 미오신 및 소포가 재료를 전달하기 위해 어떻게 작용하는지에 대한 완전한 그림을 컴파일하려고 시도 할 것입니다. 세포는 새로운 세포막 및 새로운 세포벽 (식물, 박테리아, 곰팡이 및 알기에서 세포 막을 둘러싸고있는 강성 구조)을 제작하는 데 필요한 재료를 전달합니다.
슬롯 머신가 "공간적 및 시간적 해상도"라고 부르는 것을 얻으려면 분석 기술의 조합이 필요합니다. 그는 공간 분해능이 중요하다고 말합니다. 세포 골격, 미오신 및 소포는 모두 가벼운 현미경의 200 나노 미터 해상도보다 작고 세포 내에서 활성화되는 위치를 정확하게 결정할 수 있어야하기 때문에 매우 작기 때문에 중요합니다.
시간적 해상도를 달성하는 것은 똑같이 도전적이라고 그는 말했다.이 구조는 매우 역동적이기 때문에 연구 팀이 매우 짧은 간격으로 중요한 구조의 활동을 관찰 할 수없는 한 성장을 이끌어내는 일련의 행동을 어렵게하기 때문이다. 슬롯 머신는 스냅 샷 만 사용하여 축구 규칙을 알아 내려고 노력하는 데 어려움을 겪었습니다. "당신이 가진 모든 것이 1 분 간격으로 찍은 사진이라고 상상해보십시오." "당신은 완전한 패스를 포착하지 않을 것입니다. 우리는 일이 일어나는 곳뿐만 아니라 어떤 순서로 문서화 할 수 있어야합니다.".
슬롯 머신와 그의 팀은 다양한 현미경 기술을 사용하여 세포 골격, 미오신 모터 및 소포 사이의 상호 작용을 이미지화 할 것입니다. 전자 현미경은이 미세한 구조를 매우 상세하게 이미지화 할 수 있으며, 결과 이미지는 셀이 이미지화되기 전에 셀을 죽여야하기 때문에 텍스트 외 텍스트 외 스냅 샷과 동일합니다. 공 초점 현미경은 강력하지 않지만 3 차원 이미지의 시퀀스를 기록 할 수 있습니다. TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) 현미경은 샘플의 얇은 층으로 고해상도를 달성 할 수 있습니다. 공 초점 및 TIRF 이미지는 공간 및 시간 해상도에 기여합니다.
그들은 또한 RNA 간섭 또는 RNAI를 포함한 다양한 유전자 도구를 사용하여 유전자 및 상동 재조합을 녹아웃하여 이끼 게놈에서 유전자를 직접 녹아웃 (삭제)하여 세포에서 수행하기 위해 개별 유전자와 단백질을 결정하는 데 도움이됩니다. 또한 슬롯 머신는 주변 온도를 변경하여 즉시 켜거나 끄는 미오신 버전을 개발했습니다.
Physcomitrella Patens는이 유형의 미오신의 두 가지 형태 만 가지고 있기 때문에 (10 이상의 식물과 달리) 유전자 공학을 사용하여 하나의 미오신을 노크 한 다음 다른 온도에 민감한 버전을 빠르게 끄질 수 있습니다. 미오신은 분극 성장을 유발하는 일련의 사건에서 중요한 기능을 할 수 있기 때문에, 그것을 켜고 끄는 것은 슬롯 머신를 그 시퀀스를 풀기위한 강력한 도구를 제공합니다..
마지막으로, WPI의 물리 조교수 및 빈번한 공동 작업자 인 Erkan Tüzel과 협력하여 슬롯 머신는 컴퓨터 시뮬레이션을 개발하여 컴퓨터 시뮬레이션을 개발할 것이며, 이는 Actin, Myosin 및 Secles가 어떻게 작동하는지 더 잘 시각화하고 궁극적으로 성장을 유발하는 행동에 대해 다양한 하구를 테스트 할 수 있습니다. 이 모델은 실험실에서 작업을 안내하는 데 도움이 될 것이라고 그는 실험실 결과가 시뮬레이션에 대한 정확성을 향상시킬 것이라고 말했다.
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