Hücre İskelet Sistemlerini Simüle Etmek için Tipik Bir İş Akışı

Özet

Bu protokol, moleküler motorlar ve pasif çapraz bağlayıcılar tarafından bağlanan bir filament ağının davranışını araştırmak için Açık Kaynak hücre iskeleti simülasyonu olan Cytosim'in nasıl kullanılacağını gösterir. Çapraz bağlayıcıların sayısını değiştirmek ve ortaya çıkan ağ sözleşmesini çizmek için adım adım talimatlar içeren genel bir iş akışı izlenir.

Özet

Birçok hücre iskeleti sistemi, kesin kantitatif modellemelerine izin verecek kadar iyi bilinmektedir. Mikrotübül ve aktin filamentleri iyi karakterize edilmiştir ve ilişkili proteinlerin yanı sıra bollukları ve bu elementler arasındaki etkileşimler de sıklıkla bilinir. Bu nedenle, bilgisayar simülasyonları, sistemin kolektif davranışını, deneylere tamamlayıcı bir şekilde hassas bir şekilde araştırmak için kullanılabilir. Cytosim, moleküler motorlar gibi ilişkili proteinlerle birlikte büyük esnek filament sistemlerini işlemek için tasarlanmış bir Açık Kaynak hücre iskeleti simülasyon paketidir. Ayrıca pasif çapraz bağlayıcıları, yayılabilir çapraz bağlayıcıları, nükleatörleri, kesicileri ve yalnızca bir filament üzerindeki boş kafes bölgelerine basan motorların ayrı versiyonlarını simüle etme imkanı sunar. Diğer nesneler, hücredeki kromozomları, çekirdeği veya vezikülleri temsil etmek için kullanılabilecek küresel veya daha karmaşık geometri sunarak filamentleri tamamlar.

Cytosim, bir simülasyonu çalıştırmak ve sonuçlarını görüntülemek için çok yönlü ve programlama becerisi gerektirmeyen basit komut satırı araçları sunar. Bu iş akışında, i) gerekli ortamı yeni bir bilgisayara kurmak, ii) Cytosim'i bir 2D aktomiyosin ağının kasılmasını simüle edecek şekilde yapılandırmak ve iii) sistemin görsel bir temsilini oluşturmak için adım adım talimatlar verilir. Daha sonra, sistem sistematik olarak bir anahtar parametre değiştirilerek incelenir: çapraz bağlayıcıların sayısı. Son olarak, sistemin görsel temsili, bir grafikte kasılmanın sistemin bileşimine nasıl bağlı olduğunu görmek için kasılmanın sayısal olarak ölçülmesiyle tamamlanır. Genel olarak, bu farklı adımlar, hücre iskeleti alanındaki diğer birçok sorunun üstesinden gelmek için birkaç değişiklikle uygulanabilen tipik bir iş akışı oluşturur.

Giriş

Hücre iskeleti, hücre içindeki filamentlerden ve genellikle dikkate değer mekanik özelliklere sahip dinamik bir ağ oluşturan moleküler motorlar gibi ilişkili moleküllerden oluşur. Hücre iskeleti, hemen hemen tüm yaşam formlarında farklı hücre tiplerinde çeşitli konfigürasyonlarda bulunur. Doğru çalışması, bölünme, hareketlilik ve polarizasyon gibi temel hücresel süreçler için gereklidir. Aynı zamanda hücreden hücreye mekanik etkileşimleri yönetir, böylece dokuların ve organizmaların morfogenezini etkiler. Hücre iskeleti çeşitli işlevlerin temelini oluşturur ve birçok biyolojik süreçte kendini gösterir. Örneğin, kasların kasılması, miy....

Protokol

NOT: Protokol şu adımlardan oluşur: Windows 10, MacOS ve Linux için platform hazırlığı; Cytosim'in kurulumu; simülasyon ve test çalışmasının ve grafik gösterimin konfigürasyonu; bir parametreyi değiştiren çoklu çalıştırmalar: ağdaki çapraz bağlayıcıların sayısı; kasılmanın çapraz bağlayıcı sayısından nasıl etkilendiğini görmek için bir grafik oluşturmak; paralel çalışmalar; ve rastgele örnekleme. ">" dan sonraki tüm metinler, terminal penceresine kelimesi kelimesine girilmesi gereken komutlardır. ">" terminal istemini temsil eder ve dahil edilmemelidir, ancak diğer tüm karakterler önemlidir.

1. Platform hazırlığı

Sonuçlar

2. bölümde, Cytosim'in "make" kullanılarak başarılı bir şekilde derlenmesi, "bin" alt dizininde sim, play ve report üretmelidir. Adım 2.3'ün çıktısı ("sim bilgisi"), diğer şeylerin yanı sıra "Boyut: 2"yi göstermelidir. 3. bölümde, yapılandırma dosyası Ek Dosya 1 olarak sağlanan jove.cym'e benzer olmalıdır. Bölüm 4'te, simülasyonlardanadım 4.8'de elde edilen büyücüler, Şekil 2'de gösterilene benzer olmalıdır. Adım 4.9'da elde edilen HTML özet.......

Tartışma

Bu makalede özetlenen yöntem, açıklanan protokol boyunca çeşitli şekillerde kullanılan üç küçük ve bağımsız Python programına dayanır. İlk komut dosyası ön yapılandırması , özel Python komut dosyaları yazma ihtiyacının yerini alabilecek çok yönlü bir araçtır²⁷. Tek bir şablon dosyasından birden çok yapılandırma dosyası oluşturmak için kullanılır, hangi parametrenin değiştirilmesi gerektiğini ve nasıl değiştirilmesi gerektiğini belirtir. Birden fazla parametreyi değiştirmek için, şablon do.......

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Kişisel bir bilgisayar			MacOS, Windows 10 veya Linux
config.cym.tpl			şablon yapılandırma dosyası; https://gitlab.com/f-nedelec/cytosim.git
jove.cym			Cytosim yapılandırma dosyası
make_page.py			Python komut dosyası; https://github.com/nedelec/make_page.py
ön yapılandırması			Python komut dosyası; https://github.com/nedelec/preconfig
scan.py			Python betiği; https://github.com/nedelec/scan.py