Cell子刊破解細胞分裂的基礎謎題
日期：2014-12-29 09:15:39
快速生長的細胞為什么會突然開始分裂，是什么觸發了這個事件？這個問題一直困擾著生物學家們。日前，Current Biology雜志上發表的一項新研究破解了這個不解之謎。
“細胞如何控制自己的大小并維持穩定的群體分布，這是生物學中最為基礎的問題之一，”加州大學的助理教授Suckjoon Jun說，他和Massimo Vergassola教授共同領導了這項研究。“大腸桿菌E. coli是目前研究得最多的生物，但人們依然不清楚它們如何控制自己的大小。”研究細胞大小的控制機制，不僅可以回答生物學基礎問題，還有助于人們進一步理解細胞分裂失控最終導致癌癥的過程。
Jun及其同事為此開發了一個特殊的微流體設備。“這個設備可以追蹤數千細菌幾百個世代的生活史，”他說。“我們非常仔細的研究了這些細胞的生長模式，結果發現細胞的大小控制有一個非常特別的方式。”
“我們在一系列嚴格控制的穩定生長條件下，監控了兩種細菌的生長和分裂（大腸桿菌E. coli和枯草芽胞桿菌B. subtilis），”Jun說。“實現了空前的定量分析水平。”研究人員根據細胞生長的實驗數據建立了數學模型，并由此發現細胞生長遵循著一定的法則，尤其是速率恒定的指數生長期。
目前關于細胞的大小控制主要有兩個理論：細胞主動控制自己的尺寸，并在達到一定尺寸的時候觸發細胞分裂；細胞在特定時間內生長然后開始分裂。而這項研究顯示，細胞分裂時間其實與細胞大小或細胞分裂間隔并沒有多少關系。實際上，細胞大小控制遵循著“特別簡單的定量原則”。
研究表明，細胞并沒有感知空間和時間，只是每一代向群體中添加恒定的體積（不考慮新生細胞大小）。“這種‘加法’原則自動確保細胞群體的穩定分布，”Jun說。
“E. coli和B. subtilis大約十億年前從進化樹上分支開，在教科書中它們代表著不同細菌多樣化的生物學控制。現在我們發現，它們在控制自身大小時共享著同樣的定量原則，這是一個相當基礎的發現。”
上一篇： Cell里程碑成果：構建人類原始生殖細胞
下一篇： lncRNA通過表觀遺傳抑制重編程的發生
