С тех пор, как ученые открыли клетки c помощью микроскопа более 350 лет назад, они выяснили, что каждый тип клетки имеет характерный размер: от крошечных бактерий до нейронов длиной в несколько сантиметров
Размер влияет на то, как клетки работают. Однако, до недавнего времени было неизвестно, как они регулируют свой собственный размер.
В исследовании, фокусирующемся на растущих кончиках растений, исследователи показывают, что клетки используют содержание своего ДНК как внутренний шаблон для оценки и подгонки размера, сообщает Science Daily.
Профессор Роберт Сабловски из центра Джона Иннеса сказал: «Долгое время предполагалось, что ДНК используется как шкала размера клетки, но было неясно, как клетки могут считывать шкалу и использовать информацию. Ключ – использование ДНК как шаблона для накопления нужного количества протеина, который далее должен быть растворен до деления клетки».
Средний размер клетки является результатом баланса между тем, сколько растет клетка и как часто она делится. Давно было ясно, что клетка растет до определенного размера перед делением. Но как клетка может знать, насколько она выросла, оставалось загадкой.
Информативный способ изучения этого вопроса – наблюдение за меристемой, растущим кончиком растений, который поставляет новые клетки для листьев, цветков и стеблей. Клетки меристемы постоянно растут и делятся. Во время деления производятся клетки различных размеров. По идее, со временем такие различия должны нарастать, но клетки меристемы остаются в пределах узкого ряда размеров в течение длительного времени.
Исследователи центра Джона Иннеса тщательно проследили за ростом и делением клеток меристемы. Они обнаружили, что, хотя клетки начинают жизнь с разными размерами, к тому времени, когда клетки готовы реплицировать ДНК (необходимый шаг перед делением клетки, поскольку каждой новой клетке нужна собственная копия ДНК), большинство изначальных различий в размерах клетки выравнивается.
Далее они проследили за протеином под названием KRP4, чья роль – отсрочить начало репликации ДНК, и обнаружили, что, вне зависимости от их изначального размера, клетки всегда рождались с одинаковым количеством KRP4. Это означает, что, когда клетка появляется слишком маленькой, она получает более высокую концентрацию KRP4, который откладывает ее переход к репликации ДНК, позволяя клетке дорасти до размера других клеток. Соответственно, если клетка появляется слишком большой, KRP4 поступает в более низкой концентрации.
Изначальное количество KRP4 становится пропорциональным содержимому ДНК клетки. Любой избыточный KRP4, не присоединенный к ДНК, уничтожается до деления клетки другим протеином под названием FBL17.
Математические модели и использование генетически модифицированных клеток с различным количеством этих генетических компонентов подтвердили этот механизм.
Читайте еще: Переболеть COVID-19 – далеко не всегда означает выздороветь
Компоненты генетического механизма, включающего KRP4, присутствуют во многих организмах, и, вероятно, эти компоненты важны для регуляции размера клеток человека.