细胞如何知道何时分裂

细胞如何知道何时分裂?我们知道数百个基因有助于与细胞分裂相关的活动波，但是为了产生这种波，新的研究表明，细胞必须首先生长到足以产生足够量的四种关键蛋白。今天发表在Cell Systems上的这项研究提供了一条控制细胞生长和分裂之间平衡的途径，这种研究涉及无数疾病，包括癌症。

“多年来，我们已经知道细胞必须在细胞分裂之前达到一个大小阈值，但细胞如何知道它们何时达到这个阈值一直是个谜，”第一作者Catherine Royer和蒙特利尔大学的Mike Tyers说。Royer是伦斯勒理工学院生物科学系的生物计算和生物信息学星座教授和教授，以及伦斯勒生物技术和跨学科研究中心(CBIS)的成员。“有些东西设定了门槛，有些东西可以感知它。这项研究确立了这种核心机制背后酵母细胞的机制。”

该研究还解决了为什么能够进入营养贫乏环境的细胞分裂较小的问题。这两项发现都与所需的四种关键蛋白的丰度有关。

“许多疾病包括异常细胞大小和生长的因素，目前我们几乎没有办法控制细胞生长的这些方面，”CBIS主任Deepak Vashishth说。“这项研究标志着一种明确的目标，即转录因子可以改变这种结果。这是转化医学如何在伦斯勒开始的一个明显例子。”

Royer和她的团队，包括来自伦斯勒和蒙特利尔大学的研究，检查了酵母细胞，它们通过萌芽分裂。与大多数细胞一样，酵母细胞必须首先合成必需的资源并在大小上生长，细胞周期阶段称为G1。在G1结束时必须激活大约200个基因，研究小组检查了5种蛋白质 - 转录因子SBF和MBF，转录抑制因子Whi5，以及G1细胞周期蛋白Cin1和Cin2--它们共同需要启动转录200基因。

研究人员使用粒子计数技术测量细胞中大小中存在的五种蛋白质中每种蛋白质的绝对浓度。该技术依赖于创建非常小的光学体积并扫描“数量和亮度”显微镜以收集关于选定体积的细胞中荧光标记的蛋白质发出的光的数据。基于平均光强度和光强度波动之间的关系的计算揭示了该体积中的分子数量。

Royer发现，随着细胞大小的增加，所检测的五种蛋白质中的四种蛋白质的分子达到足以结合蛋白质控制的200种基因上估计的400个结合位点的数量。当细胞长到足以使结合位点饱和时，触发了对分裂的承诺。

“在一个小细胞中，它们不足以与所有位点结合。随着细胞的生长，浓度保持不变，但在较大的细胞中具有相同的浓度意味着有更多的分子，并且最终足以绑定到可用的网站，“罗耶说。“事实证明，这个系统是一种简单的滴定机制。它是非常简单的生物化学。”

该团队在生长培养基中培养细胞 - 一种旨在支持酵母细胞生长的液体 - 具有不同种类的营养素。当研究小组检查在营养不良的培养基中培养的细胞时，他们发现这些细胞“上调”，在细胞大小的情况下产生更多的四种关键蛋白分子，因此引发了对更小尺寸分裂的承诺。该发现解释了为什么在营养贫乏的环境中生长的细胞体积较小。

“这是违反直觉的，但在某种程度上，这是有道理的，”罗耶说。“如果你是一个酵母细胞，并且你处于一个营养贫乏的环境中，你最好的选择是殖民地而不是个体的存活。所以你分成一个较小的尺寸来支持殖民地。”

“G1 / S转录因子拷贝数是酵母中细胞周期承诺的生长依赖性决定因素”出现在Cell Systems中。继续研究将通过国家科学基金会资助。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。