Как клетки измеряют себя
Учёные давно заметили, что каждый тип клеток имеет характерный размер. Вопрос о том, как клетки регулируют свой собственный размер, оставался загадкой.
Новое исследование, сосредоточенное на растущих кончиках растений, показывает, что клетки используют содержание своей ДНК в качестве внутреннего датчика для оценки и корректировки своего размера.
Профессор Роберт Сабловски, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и автор-корреспондент исследования, сказал: «Ключ в том, чтобы использовать ДНК в качестве шаблона для накопления нужного количества белка, который затем необходимо разбавить перед делением клетки».
Хорошим местом для изучения этого вопроса является меристема побега — растущий кончик растения. Клетки меристемы постоянно растут и делятся, но остаются в узком диапазоне размеров.
Исследователи обнаружили, что хотя клетки могут начинать жизнь с разными размерами, к моменту, когда они готовы к репликации ДНК, большая часть начальной вариабельности размеров исправляется.
Роль белка KRP4
Учёные отследили белок KRP4, который задерживает начало репликации ДНК. Оказалось, что клетки всегда рождаются с одинаковым количеством KRP4, независимо от их начального размера.
- Если клетка рождается слишком маленькой, она получает более высокую концентрацию KRP4, что задерживает её прогресс, позволяя догнать другие клетки по размеру.
- Если клетка рождается слишком большой, KRP4 разбавляется, и она быстро переходит к следующей стадии, не вырастая дальше.
Как устанавливается начальное количество KRP4?
Оказалось, что при делении клетки KRP4 «путешествует» на ДНК, которая в идентичных копиях передаётся каждой новой клетке. Таким образом, начальное количество KRP4 становится пропорциональным содержанию ДНК в клетке. Любой избыток KRP4, не связанный с ДНК, уничтожается перед делением клетки белком FBL17.
Профессор Сабловски объясняет: «Исключением является ДНК, которая существует в клетке в дискретном количестве — её количество точно удваивается перед делением клетки, но не меняется с ростом клетки».
Значение и перспективы
- Это может объяснить связь между размером генома и размером клетки: виды с большими геномами, как правило, имеют более крупные клетки. Это особенно важно для сельскохозяйственных культур.
- Компоненты генетического механизма, включающего KRP4, присутствуют у многих организмов. Предполагается, что они важны для регуляции размера клеток человека.
- Будущие эксперименты будут направлены на изучение того, как именно белок KRP4 связывается и диссоциирует с хромосомами во время деления клетки.