Étudiez la taille de cellules de tiges avec l'engagement à la division

Comment est-ce qu'une cellule sait quand se diviser ? Nous savons que les centaines de gènes contribuent à une vague d'activité liée à la division cellulaire, mais pour se produire que la recherche neuve d'onde prouve que les cellules doivent d'abord se développer assez grandes pour produire quatre protéines principales dans des montants adéquats. L'étude, l'aujourd'hui publié dans des systèmes de cellules, les offres un circuit pour régler le reste entre la croissance des cellules et la division, qui est impliquée dans les maladies innombrables, y compris des cancers.

« Pendant des années nous avons su que les cellules doivent atteindre un seuil de taille avant la division cellulaire, mais comment les cellules savent quand elles atteignent que le seuil a été un mystère, » a dit Catherine Royer, auteur important, avec Mike Tyers de l'université de Montréal. Royer est professeur de constellation de Biocomputation et de bio-informatique et professeur dans le service des sciences biologiques au Rensselaer Polytechnic Institute, et membre du centre de Rensselaer pour la biotechnologie et les études interdisciplinaires (CBIS). « Quelque chose règle le seuil et quelque chose le détecte. Cette recherche détermine le mécanisme derrière ces machines de faisceau en cellules de levure de bourgeonnement. »

La recherche résout également la question de pourquoi des cellules avec l'accès à une élément-mauvaise ligne de partage d'environnement à un plus de petite taille. Les deux découvertes sont liées à l'abondance des quatre protéines principales exigées.

« Beaucoup de maladies comprennent un élément de taille et d'accroissement de cellule anormale, et au moment où nous avons peu de moyens de régler ces aspects de croissance des cellules, » a dit Deepak Vashishth, directeur de CBIS. « Cette recherche marque un circuit clair vers viser des facteurs de transcription pour changer ces résultats. C'est un exemple clair d'à quel point le médicament de translation atteint son début Rensselaer. »

Royer et son équipe, qui a compris recherche de Rensselaer et d'Université de Montréal, ont examiné les cellules de levure, qui se divisent par le bourgeonnement. Comme avec la plupart des cellules, les cellules de levure doivent d'abord synthétiser les moyens nécessaires et se développer dans la taille, une phase de cycle cellulaire connue sous le nom de G1. Environ 200 gènes doivent être activés à la fin de G1, et l'équipe de recherche a examiné cinq protéines--la transcription factorise SBF et MBF, le répresseur transcriptionnel Whi5, et G1 les cyclines Cin1 et Cin2--cela sont collectivement exigés pour commencer la transcription de ces 200 gènes.

Les chercheurs avaient l'habitude une technique de particule-compte pour mesurer la concentration absolue de chacune des cinq protéines actuelles en cellules pendant qu'ils se développaient dans la taille. La technique se fonde sur produire un volume optique très petit et balayer la microscopie de « numéro et de brilliance » pour recueillir des caractéristiques sur la lumière émise des protéines fluorescent-étiquetées en volume choisi de la cellule. Les calculs basés sur la relation entre l'intensité de lumière et les variations moyennes dans l'intensité de lumière indiquent le nombre de molécules en ce volume.

Royer a constaté que pendant que les cellules se développaient dans la taille, les molécules de quatre des cinq protéines examinées ont atteint un numéro assez grand pour gripper aux 400 accepteurs prévus sur les 200 gènes que les protéines règlent. L'engagement à la division a été déclenché quand la cellule s'est développée assez grande pour saturer les accepteurs.

« Dans une petite cellule, il n'y avait pas juste assez de eux à gripper à tous les sites. Pendant que la cellule se développe, la concentration demeure la même, mais avoir la même concentration dans une plus grande cellule signifie qu'il y a plus de molécules, et assez éventuellement pour gripper aux sites procurables, » a dit Royer. « Il s'avère que ce système est un mécanisme simple de titration. C'est biochimie très droite. »

L'équipe a élevé des cellules dans le support d'accroissement--un liquide a conçu pour supporter la croissance des cellules de levure--avec différents genres d'éléments nutritifs. Quand l'équipe a examiné des cellules développées dans le support avec de mauvais éléments nutritifs, elles ont découvert que ces cellules « -réglaient, » produire plus de molécules des quatre protéines principales données leur taille de cellules, et pour cette raison déclencher l'engagement à la division à un plus de petite taille. La conclusion explique pourquoi les cellules développées dans un élément-mauvais environnement sont plus petites dans la taille.

« Elle est riposte-intuitive, mais à un certain niveau, elle semble raisonnable, » Royer a dit. « Si vous êtes une cellule de levure, et vous êtes dans un élément-mauvais environnement, votre meilleur choix est survie de la colonie plutôt que la personne. Et ainsi vous vous divisez à un plus de petite taille pour supporter la colonie. »

« Le numéro de copie de facteur de transcription de G1/S est une cause déterminante Accroissement-Dépendante d'engagement de cycle cellulaire en levure » apparaît dans des systèmes de cellules. La recherche prolongée sera financée par le National Science Foundation.

La recherche sur l'homéostasie de taille de cellules accomplit l'école d'enseignement technique neuve, un paradigme apparaissant pour l'enseignement supérieur qui identifie que les défis globaux et les opportunités sont si grands ils ne peuvent pas être adéquat adressés par même la personne la plus douée seul travaillant. Rensselaer sert de des carrefours pour la collaboration -- fonctionnant avec des associés en travers des disciplines, des secteurs, et des régions géographiques -- pour relever des défis globaux complexes, utilisant les outils et les technologies les plus avancés, on dont sont développés chez Rensselaer. La recherche chez Rensselaer adresse une partie du monde le plus appuyant des défis techniques -- de la sécurité énergétique et du développement durable à la biotechnologie et à la santé des personnes. L'école d'enseignement technique neuve est transformative dans le choc global de la recherche, en sa pédagogie novatrice, et pendant les durées des stagiaires chez Rensselaer.