弗朗西斯克里克研究所和倫敦國王學(xué)院的新研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞必須保持其形狀和比例，才能通過細(xì)胞分裂成功繁殖。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊》上，揭示了鱗片的基本生物學(xué)基礎(chǔ)，即細(xì)胞在生長或收縮時(shí)保持其比例。從單細(xì)胞到復(fù)雜生物，這一原理貫穿一生，但其生物學(xué)起源至今仍是個(gè)謎。
通過研究相關(guān)血吸蟲和粟酒裂殖酵母的酵母細(xì)胞，研究小組發(fā)現(xiàn)鱗片在細(xì)胞分裂中起著至關(guān)重要的作用。為了通過細(xì)胞分裂成功繁殖，裂殖酵母細(xì)胞需要復(fù)制它們的DNA，然后分裂中間產(chǎn)生兩個(gè)新細(xì)胞。新的研究表明，保持正確的形狀對于細(xì)胞找到分裂發(fā)生的“中間點(diǎn)”非常重要。
裂殖酵母細(xì)胞通常呈丸狀，頂端發(fā)出分子信號，在中間相遇。最新研究發(fā)現(xiàn)，如果細(xì)胞太圓，末端距離不夠遠(yuǎn)，信號會混淆，細(xì)胞分不清中間位置。圓形細(xì)胞分裂時(shí)，會偏離中心，這可能會撕裂DNA并殺死細(xì)胞，或者在一個(gè)細(xì)胞中留下兩個(gè)拷貝的DNA，但在另一個(gè)細(xì)胞中沒有。
Snezhka Oliferenko教授解釋說：“如果一個(gè)部門在一個(gè)細(xì)胞中留下兩個(gè)DNA拷貝，沒有DNA的那個(gè)就會死亡，而有兩個(gè)拷貝的那個(gè)可能會在下一次分裂中引起問題，從而導(dǎo)致人類細(xì)胞中的癌癥。”克里克和國王研究小組的負(fù)責(zé)人?！盀榱吮苊膺@種情況，非常重要的一點(diǎn)是，分裂發(fā)生在正確的位置。我們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的形狀決定了它將在哪里分裂，突出了在細(xì)胞水平上擴(kuò)張的關(guān)鍵功能。這有助于回答基因進(jìn)化的問題，為什么以及當(dāng)生物體的大小發(fā)生變化時(shí)，它們將如何進(jìn)化?！?
當(dāng)酵母細(xì)胞被基因編輯或喂養(yǎng)以限制它們的飲食時(shí)，它們會收縮以保存營養(yǎng)。
“我們發(fā)現(xiàn)血吸蟲依賴一種叫做rga4的基因來調(diào)節(jié)其生長，所以當(dāng)細(xì)胞收縮時(shí)，細(xì)胞會保持形狀，”第一作者、斯涅茨卡實(shí)驗(yàn)室博士后Gune Gu博士說?！凹?xì)胞只是形狀相同的較小細(xì)胞，可以正常存活和繁殖。”
研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們禁用rga4基因時(shí)，細(xì)胞失去了擴(kuò)張能力，因此變得過于肥胖，偏離了中心。然而，當(dāng)這些經(jīng)過基因編輯的細(xì)胞在狹窄的通道中生長以保持薄時(shí)，它們會正常分裂。
Snezhka說：“只要長寬比正確，血吸蟲就能在中間準(zhǔn)確分裂，繼續(xù)茁壯成長?！斑@是一項(xiàng)漂亮的生物研究，因?yàn)樗屛覀兡軌驒z驗(yàn)基本的生物學(xué)原理，并獲得清晰優(yōu)雅的結(jié)果。我們可以問一些問題，比如‘縮放有什么意義？’為什么細(xì)胞形狀很重要？等待提問。通過研究血吸蟲和波貝血吸蟲等姊妹種的異同，我們可以深刻理解對生命本身至關(guān)重要的過程。"
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