Studi la dimensione delle cellule di collegamenti con l'impegno a divisione

Come una cella conosce quando dividersi? Sappiamo che le centinaia di geni contribuiscono a un'ondata di attività collegata a divisione cellulare, ma generare che la nuova ricerca dell'onda indica che le celle devono in primo luogo svilupparsi abbastanza grandi per produrre quattro proteine chiave negli importi adeguati. Lo studio, pubblicato oggi nei sistemi delle cellule, offre un percorso per gestire il bilanciamento fra la crescita delle cellule e la divisione, che è implicata nelle malattie innumerevoli, compreso i cancri.

“Per anni abbiamo saputo che le celle devono raggiungere una soglia di dimensione prima di divisione cellulare, ma come le celle sanno quando raggiungono che la soglia è stata un mistero,„ ha detto Catherine Royer, autore principale, con Mike Tyers dell'università di Montreal. Royer è professore della costellazione di bioinformatica e di Biocomputation e professore nel dipartimento delle scienze biologiche al Rensselaer Polytechnic Institute e membro del centro di Rensselaer per biotecnologia e gli studi interdisciplinari (CBIS). “Qualcosa colloca la soglia e qualcosa la percepisce. Questa ricerca stabilisce il meccanismo dietro questo macchinario di memoria in celle di lievito germoglianti.„

La ricerca egualmente risolve la domanda di perché celle con accesso ad un disaccordo dell'ambiente del sostanza-povero ad un più di piccola dimensione. Entrambi i risultati sono collegati con l'abbondanza delle quattro proteine chiave richieste.

“Molte malattie comprendono un elemento della dimensione e della crescita anormali delle cellule e dal momento che abbiamo pochi mezzi di gestire quegli aspetti della crescita delle cellule,„ ha detto Deepak Vashishth, Direttore di CBIS. “Questa ricerca traccia un chiaro percorso verso l'ottimizzazione dei fattori di trascrizione per cambiare quel risultato. È un chiaro esempio di come la medicina di traduzione ottiene il suo inizio a Rensselaer.„

Royer ed il suo gruppo, che ha incluso ricerca da Rensselaer e dal Université de Montréal, hanno esaminato le celle di lievito, che si dividono germogliando. Come con la maggior parte delle celle, le celle di lievito devono in primo luogo sintetizzare le risorse necessarie e svilupparsi nella dimensione, una fase di ciclo cellulare conosciuta come G1. Circa 200 geni devono essere attivati alla conclusione di G1 ed il gruppo di ricerca ha esaminato cinque proteine--i fattori di trascrizione SBF e MBF, il repressore trascrizionale Whi5 e G1 i cyclins Cin1 e Cin2--quello è richiesto collettivamente per iniziare la trascrizione di quei 200 geni.

I ricercatori hanno usato una tecnica diconteggio per misurare la concentrazione assoluta di ciascuna delle cinque proteine presenti in celle mentre si sono sviluppati nella dimensione. La tecnica conta sulla creazione del volume ottico molto piccolo e sulla scansione “della microscopia di luminosità e di numero„ per riunire i dati su indicatore luminoso emesso dalle proteine fluorescente-etichettate in un volume selezionato della cella. I calcoli basati sulla relazione fra intensità della luce della luce e fluttuazioni medie nell'intensità della luce della luce rivelano il numero delle molecole in quel volume.

Royer ha trovato che mentre le celle si sono sviluppate nella dimensione, le molecole di quattro delle cinque proteine esaminate hanno raggiunto le grande di numero abbastanza a legatura alle 400 sedi del legame stimate sui 200 geni che le proteine gestiscono. L'impegno a divisione è stato avviato quando la cella si è sviluppata abbastanza grande per saturare le sedi del legame.

“In una piccola cella, non c' erano appena abbastanza di loro da legare a tutti siti. Mentre la cella si sviluppa, la concentrazione rimane la stessa, ma avere la stessa concentrazione in una più grande cella significa che ci sono più molecole ed abbastanza finalmente legare ai siti disponibili,„ ha detto Royer. “Risulta che questo sistema è un meccanismo semplice della titolazione. È la biochimica molto diretta.„

Il gruppo ha coltivato le celle nel media della crescita--un liquido ha progettato per sostenere la crescita delle cellule di lievito--con differenti generi di sostanze nutrienti. Quando il gruppo ha esaminato le celle sviluppate nel media con le sostanze nutrienti povere, hanno scoperto che quelle celle “su-stavano regolamentando,„ la produzione delle più molecole delle quattro proteine chiave date la loro dimensione delle cellule e quindi l'avviamento dell'impegno a divisione ad un più di piccola dimensione. L'individuazione spiega perché le celle sviluppate in un ambiente del sostanza-povero sono più piccole nella dimensione.

“È contro-intuitiva, ma ad un determinato livello, ha significato,„ Royer ha detto. “Se siete una cella di lievito e siete in un ambiente del sostanza-povero, la vostra migliore possibilità è sopravvivenza della colonia piuttosto che la persona. E così vi dividete ad un più di piccola dimensione per supportare la colonia.„

“Il numero di copia di fattore di trascrizione di G1/S è un determinante Crescita-Dipendente dell'impegno del ciclo cellulare in lievito„ compare nei sistemi delle cellule. La ricerca continuata sarà costituita un fondo per attraverso il National Science Foundation.

La ricerca su omeostasi di dimensione delle cellule compie il nuovo politecnico, un paradigma emergente per istruzione superiore che riconosce che le sfide e le opportunità globali sono così grandi essi non possono essere indirizzate adeguatamente anche dalla persona più di talento che lavora da solo. Rensselaer servisce dalle strade trasversali per collaborazione -- lavorando con i partner attraverso le discipline, i settori e le regioni geografiche -- per indirizzare le sfide globali complesse, facendo uso degli strumenti e delle tecnologie più avanzati, molti di cui sono sviluppati a Rensselaer. La ricerca a Rensselaer indirizza alcuno del mondo che stampa le sfide tecnologiche -- da sicurezza energetica e da sviluppo sostenibile a biotecnologia ed a sanità. Il nuovo politecnico è trasformatore nell'impatto globale della ricerca, nella sua pedagogia innovatrice e nelle vite degli studenti a Rensselaer.