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        細胞如何知道何時分裂
        
			
        
				2019-04-18 15:09:57
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        細胞如何知道何時分裂?我們知道數(shù)百個基因有助于與細胞分裂相關(guān)的活動波，但是為了產(chǎn)生這種波，新的研究表明，細胞必須首先生長到足以產(chǎn)生足夠量的四種關(guān)鍵蛋白。今天發(fā)表在Cell Systems上的這項研究提供了一條控制細胞生長和分裂之間平衡的途徑，這種研究涉及無數(shù)疾病，包括癌癥。
        

        細胞如何知道何時分裂
        

        “多年來，我們已經(jīng)知道細胞必須在細胞分裂之前達到一個大小閾值，但細胞如何知道它們何時達到這個閾值一直是個謎，”第一作者Catherine Royer和蒙特利爾大學(xué)的Mike Tyers說。Royer是倫斯勒理工學(xué)院生物科學(xué)系的生物計算和生物信息學(xué)星座教授和教授，以及倫斯勒生物技術(shù)和跨學(xué)科研究中心(CBIS)的成員。“有些東西設(shè)定了門檻，有些東西可以感知它。這項研究確立了這種核心機制背后酵母細胞的機制。”
        

        該研究還解決了為什么能夠進入營養(yǎng)貧乏環(huán)境的細胞分裂較小的問題。這兩項發(fā)現(xiàn)都與所需的四種關(guān)鍵蛋白的豐度有關(guān)。
        

        “許多疾病包括異常細胞大小和生長的因素，目前我們幾乎沒有辦法控制細胞生長的這些方面，”CBIS主任Deepak Vashishth說。“這項研究標志著一種明確的目標，即轉(zhuǎn)錄因子可以改變這種結(jié)果。這是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)如何在倫斯勒開始的一個明顯例子。”
        

        Royer和她的團隊，包括來自倫斯勒和蒙特利爾大學(xué)的研究，檢查了酵母細胞，它們通過萌芽分裂。與大多數(shù)細胞一樣，酵母細胞必須首先合成必需的資源并在大小上生長，細胞周期階段稱為G1。在G1結(jié)束時必須激活大約200個基因，研究小組檢查了5種蛋白質(zhì) - 轉(zhuǎn)錄因子SBF和MBF，轉(zhuǎn)錄抑制因子Whi5，以及G1細胞周期蛋白Cin1和Cin2--它們共同需要啟動轉(zhuǎn)錄200基因。
        

        研究人員使用粒子計數(shù)技術(shù)測量細胞中大小中存在的五種蛋白質(zhì)中每種蛋白質(zhì)的絕對濃度。該技術(shù)依賴于創(chuàng)建非常小的光學(xué)體積并掃描“數(shù)量和亮度”顯微鏡以收集關(guān)于選定體積的細胞中熒光標記的蛋白質(zhì)發(fā)出的光的數(shù)據(jù)?；谄骄鈴姸群凸鈴姸炔▌又g的關(guān)系的計算揭示了該體積中的分子數(shù)量。
        

        Royer發(fā)現(xiàn)，隨著細胞大小的增加，所檢測的五種蛋白質(zhì)中的四種蛋白質(zhì)的分子達到足以結(jié)合蛋白質(zhì)控制的200種基因上估計的400個結(jié)合位點的數(shù)量。當細胞長到足以使結(jié)合位點飽和時，觸發(fā)了對分裂的承諾。
        

        “在一個小細胞中，它們不足以與所有位點結(jié)合。隨著細胞的生長，濃度保持不變，但在較大的細胞中具有相同的濃度意味著有更多的分子，并且最終足以綁定到可用的網(wǎng)站，“羅耶說。“事實證明，這個系統(tǒng)是一種簡單的滴定機制。它是非常簡單的生物化學(xué)。”
        

        該團隊在生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)細胞 - 一種旨在支持酵母細胞生長的液體 - 具有不同種類的營養(yǎng)素。當研究小組檢查在營養(yǎng)不良的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的細胞時，他們發(fā)現(xiàn)這些細胞“上調(diào)”，在細胞大小的情況下產(chǎn)生更多的四種關(guān)鍵蛋白分子，因此引發(fā)了對更小尺寸分裂的承諾。該發(fā)現(xiàn)解釋了為什么在營養(yǎng)貧乏的環(huán)境中生長的細胞體積較小。
        

        “這是違反直覺的，但在某種程度上，這是有道理的，”羅耶說。“如果你是一個酵母細胞，并且你處于一個營養(yǎng)貧乏的環(huán)境中，你最好的選擇是殖民地而不是個體的存活。所以你分成一個較小的尺寸來支持殖民地。”
        

        “G1 / S轉(zhuǎn)錄因子拷貝數(shù)是酵母中細胞周期承諾的生長依賴性決定因素”出現(xiàn)在Cell Systems中。繼續(xù)研究將通過國家科學(xué)基金會資助。
        
			

			
          
        
			
        
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