Ключевой белок Cdc42 управляет ростом клеток через колебания

Учёные из Университета Лихай и Университета Майами выяснили, как клетки определяют, когда и где расти. Исследование показало, что белок Cdc42 в дрожжевых клетках осциллирует (колеблется), что запускает процесс поляризованного роста.

Основные открытия

• Колебательный механизм: Белок Cdc42 осциллирует из одного конца клетки в другой, переключаясь примерно каждые 5 минут. Эти колебания начинаются, когда клетка достигает минимальной длины.
• Контроль роста: Колебания Cdc42 регулируют полярность клетки, определяя место начала роста. Два конца клетки конкурируют за этот белок.
• Универсальность: Обнаруженный осцилляторный механизм может быть общей стратегией для многих самоорганизующихся биологических систем, а не только дрожжей.

Значение исследования

• Фундаментальное: Даёт ответ на ключевой вопрос клеточной биологии о контроле роста.
• Перспективы: Понимание работы Cdc42 в долгосрочной перспективе может помочь в поиске препаратов для регенерации тканей, развития органов и объяснения роста нейронов.
• Модель: Физики из Лихая создали математическую модель явления. Она показала, что изменения в активности Cdc42 или его регуляторов могут смещать систему к более асимметричным или симметричным состояниям. Биологи из Майами подтвердили это, изменяя форму и симметрию роста клеток путём генетической модификации регуляторов белка.

Методология

Исследователи использовали флуоресцентные маркеры для визуализации динамики белков в живых клетках в реальном времени. Современные методы визуализации позволили впервые наблюдать этот процесс с высоким разрешением.

Исследование «Oscillatory Dynamics of Cdc42 GTPase In The Control of Polarized Growth» опубликовано в журнале Science.