Как клетка понимает, когда делиться
Новое исследование показывает, что для запуска волны активности, связанной с делением, клетка сначала должна вырасти достаточно, чтобы произвести четыре ключевых белка в необходимом количестве. Исследование, опубликованное в Cell Systems, предлагает путь к контролю баланса между ростом и делением клетки, что важно для понимания многих заболеваний, включая рак.
"Мы знали, что клетки должны достичь порогового размера перед делением, но механизм этого оставался загадкой", — говорит ведущий автор Кэтрин Ройер из Политехнического института Ренсселера.
Механизм в дрожжевых клетках
Исследователи изучили пять белков в дрожжевых клетках, делящихся почкованием:
- Транскрипционные факторы SBF и MBF
- Репрессор транскрипции Whi5
- G1-циклины Cin1 и Cin2
Эти белки необходимы для активации около 200 генов в конце фазы G1 клеточного цикла.
С помощью техники подсчёта частиц (метод "Number and Brightness" микроскопии) учёные измерили абсолютную концентрацию каждого белка в растущих клетках. Они обнаружили, что по мере роста клетки количество молекул четырёх из пяти белков достигает уровня, достаточного для связывания с примерно 400 сайтами на контролируемых генах. Решение о делении запускается, когда клетка вырастает достаточно, чтобы насытить эти сайты связывания.
"В маленькой клетке молекул просто не хватало, чтобы связаться со всеми сайтами. В большой клетке при той же концентрации молекул становится больше, и в итоге их хватает. Это простой механизм титрования", — объясняет Ройер.
Влияние питательной среды
Когда клетки выращивали в бедной питательными веществами среде, они продуцировали больше молекул ключевых белков для своего размера. Это приводило к запуску деления при меньшем размере клетки, что объясняет известный феномен.
"Если вы — дрожжевая клетка в бедной среде, ваша лучшая стратегия — выживание колонии, а не особи. Поэтому вы делитесь при меньшем размере, чтобы поддержать колонию", — говорит Ройер.
Исследование "G1/S Transcription Factor Copy Number is a Growth-Dependent Determinant of Cell Cycle Commitment in Yeast" открывает путь к таргетированию транскрипционных факторов для контроля аномального роста клеток. Дальнейшая работа будет поддержана Национальным научным фондом (NSF).