Решение судьбы клетки: «голосование» внутриклеточных переменных
Даже в идентичных условиях клетки одной популяции часто «выбирают» разные судьбы. Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора предположили, что причина различий может заключаться во «внутренних переменных» внутри самих клеток. Их работа, проведённая на бактериях Escherichia coli, заражённых бактериофагом лямбда, опубликована в журнале Cell.
Это открытие ставит под сомнение распространённое мнение, что различия в судьбе клеток обусловлены случайными химическими событиями в их окружении.
«Одна повторяющаяся тема — эти клеточные решения всегда "шумные". Иногда клетки выбирают судьбу А, иногда — судьбу Б. Решение никогда не бывает чётким — полностью в одну или другую сторону», — объясняет доктор Идо Голдинг.
Стандартное объяснение «шума» в решениях о судьбе клетки — случайность внутриклеточной среды, где молекулы сталкиваются друг с другом, инициируя химические реакции.
«В этой гипотезе есть заслуга, — говорит Голдинг. — Но, возможно, это не вся история. Может, мы упускаем важный параметр или "внутреннюю переменную"».
Используя модель бактериофага лямбда, учёные исследовали сценарий, когда две вирусные частицы заражают одну клетку. У клетки два возможных исхода:
- Гибель клетки: вирус убивает клетку, она взрывается, высвобождая сотни новых вирусов.
- Выживание клетки: геном вируса интегрируется в геном клетки. Клетка делится, но в любой момент вирус может переключиться в «режим уничтожения».
Ключевое открытие: каждый вирус независимо принимает решение между жизнью и смертью клетки. При двух вирусах существует четыре возможные комбинации решений. Однако клетка продолжает жить только если оба вируса «голосуют» за это. Все остальные комбинации приводят к гибели клетки. Этот механизм «голосования» сохраняется независимо от количества вирусов, заразивших клетку.
«Очевидно, это простая система, — отмечает Голдинг. — Но полезна ли эта концепция для понимания того, как решения принимаются в более сложных системах? Известно, что вариация числа копий генов имеет значение. Если у вас 10 копий гена и более высокая концентрация соответствующего белка, принимает ли каждая копия собственное решение о судьбе клетки?»