弗朗西斯克里克研究所和倫敦國王學院的新研究發(fā)現(xiàn)，細胞必須保持其形狀和比例，才能通過細胞分裂成功繁殖。
這項研究發(fā)表在《自然通訊》上，揭示了鱗片的基本生物學基礎，即細胞在生長或收縮時保持其比例。從單細胞到復雜生物，這一原理貫穿一生，但其生物學起源至今仍是個謎。
通過研究相關血吸蟲和粟酒裂殖酵母的酵母細胞，研究小組發(fā)現(xiàn)鱗片在細胞分裂中起著至關重要的作用。為了通過細胞分裂成功繁殖，裂殖酵母細胞需要復制它們的DNA，然后分裂中間產生兩個新細胞。新的研究表明，保持正確的形狀對于細胞找到分裂發(fā)生的“中間點”非常重要。
裂殖酵母細胞通常呈丸狀，頂端發(fā)出分子信號，在中間相遇。最新研究發(fā)現(xiàn)，如果細胞太圓，末端距離不夠遠，信號會混淆，細胞分不清中間位置。圓形細胞分裂時，會偏離中心，這可能會撕裂DNA并殺死細胞，或者在一個細胞中留下兩個拷貝的DNA，但在另一個細胞中沒有。
Snezhka Oliferenko教授解釋說：“如果一個部門在一個細胞中留下兩個DNA拷貝，沒有DNA的那個就會死亡，而有兩個拷貝的那個可能會在下一次分裂中引起問題，從而導致人類細胞中的癌癥?！笨死锟撕蛧跹芯啃〗M的負責人。“為了避免這種情況，非常重要的一點是，分裂發(fā)生在正確的位置。我們發(fā)現(xiàn)，細胞的形狀決定了它將在哪里分裂，突出了在細胞水平上擴張的關鍵功能。這有助于回答基因進化的問題，為什么以及當生物體的大小發(fā)生變化時，它們將如何進化。”
當酵母細胞被基因編輯或喂養(yǎng)以限制它們的飲食時，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的基因來調節(jié)其生長，所以當細胞收縮時，細胞會保持形狀，”第一作者、斯涅茨卡實驗室博士后Gune Gu博士說。“細胞只是形狀相同的較小細胞，可以正常存活和繁殖。”
研究小組發(fā)現(xiàn)，當他們禁用rga4基因時，細胞失去了擴張能力，因此變得過于肥胖，偏離了中心。然而，當這些經(jīng)過基因編輯的細胞在狹窄的通道中生長以保持薄時，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確分裂，繼續(xù)茁壯成長。“這是一項漂亮的生物研究，因為它讓我們能夠檢驗基本的生物學原理，并獲得清晰優(yōu)雅的結果。我們可以問一些問題，比如‘縮放有什么意義？’為什么細胞形狀很重要？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重要的過程。"
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