Категории
 
Ссылки
 

Клетка делится большой

Клетка делится большой

Каждая клетка в определенный момент времени делится, но вот как она узнаёт, что все, надо? До настоящего времени ученые слабо представляли себе что именно является сигналом к делению. Сам процесс деления клетки изучен давно и достаточно полно, а вот природа такого сигнала, отмашки на деление, до сих пор оставалась загадкой. По аналогии с макроорганизмами логично предположить, что основным фактором, является размер клетки (или возраст? вопрос).

С одной стороны, сам процесс репликации ДНК, непосредственно предшествующий делению, начинается тогда, когда клетка достигла определенного размера. С другой стороны стоит напомнить, что в некоторых случаях клетка делится без предварительного роста: например, оплодотворённая яйцеклетка «дробится» – её потомки в размерах не растут, и эмбрион животных на первых этапах развития является комплексом всё более и более уменьшающихся клеток. На размер клетки тут ориентироваться нельзя, и очевидно, что сигнал к делению имеет иную природу.

Если деление клетки зависит от ее размера, то необходим некий молекулярный механизм, который следит за её размером. Аналогично дело обстоит и с возрастом. Нужны или часы или линейка. Молекулярные.

Принцип работы такого молекулярной «линейки» представить несложно: должно быть некое органическое соединение (скорее всего, белок, хотя это может быть и другое соединение), чья концентрация зависит от размера клетки. Когда концентрация такой молекулы становится слишком высокой или слишком низкой, сигнальный механизм клетки запускает деление.

«Основным подозреваемым» на эту роль у ученых из Стэнфорда, Курта Шмоллера (Kurt Schmoller) и его коллег, экспериментировавших с дрожжами, был хорошо известный белок Cln3, с которого начинается белковая сигнальная цепочка, включающая удвоение ДНК. Но исследования показали, что его концентрация в течение жизненного цикла клетки не изменяется.

Тогда биологи обратились к другим белкам из той же сигнальной цепочки, (ведь именно она включает деление, и либо непосредственно в ней должен быть сигнал, либо в непосредственно связанных с ней) и, в результате, вышли на белок Whi5. Именно его концентрация крайне высока в новорождённой клетке, и по мере роста уровень Whi5 начинает падать. Если концентрацию Whi5 специально разбавлять, искусственно замедляя его синтез, то клетки дрожжей начинали делиться раньше обычного, будучи ещё небольшими, не достигшими нормального размера. Наоборот, при искусственном завышении его уровня клетки только росли, не переходя к фазе деления. То есть Whi5 служит неким ингибитором деления, эффект которого зависит от концентрации.

Позволю себе усомниться в такой интерпретации результатов экспериментов. Если деление клетки зависит только от ее размеров, то все однотипные ткани имели бы совершенно одинаковые размеры клеток и не зависели бы от внешних факторов. Что не совсем так. Это уже и вышеупомянутый пример с эмбрионом. И тот факт, что размер фотосинтезирующих клеток растений зависит от соотношения красного и синего в спектре освещения. Так, синий цвет стимулирует деление, препятствуя росту клеток. Хотя, если предположить что концентрация Whi5 зависит не только от размера, но от времени и неких других факторов (например он нестабилен и распадается в течении времени и под действием света. Или другой белок, связанный с фотосинтезом синей части спектра связывает его), то предложенный механизм вполне себе актуален.

У человека работает такой же механизм? Скорее всего, да – на уровне основных молекулярных процессов клетки всех эукариоты (а мы с дрожжами относимся именно к ним) схожи друг с другом. Отличия же будут в том, что за ростом клетки у человека будет следить не такой же, но похожий по структуре сигнальный белок. Но вот сама гипотеза о влиянии именно концентрации некого вещества (белка, схожего по структуре на Whi5) на процесс деления скорее всего превратилась в полноценную теорию.

Источник: Nature