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Biologen beantworten grundlegende Frage über die Zellgröße

Der Grund für die auffallende Einheitlichkeit der Größen liegt in der Notwendigkeit, genau die richtige Menge an Protein zu produzieren. In Menschen, Zellengröße kann mehr als 100-fach variieren, reichen von winzigen roten Blutkörperchen zu großen Neuronen. jedoch, innerhalb jeder Zellart, es gibt sehr wenig Abweichung von einer Standardgröße. In den Studien der Hefe, MIT-Forscher wuchsen Zellen 10 mal ihre normale Größe und stellte fest, dass ihr DNA nicht mit den Anforderungen der Herstellung von ausreichend Proteins halten konnte normale Zellfunktionen aufrechtzuerhalten. MIT Biologen haben die Antwort auf eine grundlegende biologische Frage entdeckt: Warum sind Zellen eines bestimmten Typs alle die gleiche Größe?

MIT-Forscher fanden heraus, dass, wenn sie gestoppt Zellteilung in menschlichen Fibroblasten-Zellen, sie wurden abnorm groß und trat dann in einen Zustand nicht teilweise bekannt Seneszenz (rechte Tafel). Unbehandelt, normale Größe Fibroblasten werden links gezeigt. Bild: Gabriel Neurohr

Außerdem, die Forscher fanden heraus, dass dieses Protein Mangel die Zellen in einen Zustand führt als nicht teilenden Seneszenz bekannt, eine mögliche Erklärung darauf hindeutet, wie Zellen werden seneszenten, wenn sie älter.

„Es gibt so viele Hypothesen gibt, die versuchen zu erklären, warum Seneszenz geschieht, und ich denke, diese Daten für Seneszenz eine schöne und einfache Erklärung liefert,“, Sagt Angelika Amon, die Kathleen und Curtis Marble Professor in der Krebsforschung in der Abteilung für Biologie und Mitglied des Koch-Instituts für Integrative Cancer Research.

Amon ist der leitende Autor der Studie, die erscheint im Februar. 7 Online-Ausgabe von Zelle. Gabriel Neurohr, ein MIT Postdoc, ist der Hauptautor des Papiers.

übermäßige Größe

Um zu untersuchen, warum die Zellgröße so streng kontrolliert, die Forscher verhindert Hefezellen aus Dividieren durch ein Gen kritisch für die Zellteilung Modifizieren, so dass es bei einer bestimmten Temperatur ausgeschaltet werden könnte. Diese Zellen weiter wachsen, aber sie konnten sich nicht teilen und sie haben nicht replizieren ihre DNA.

Die Forscher fanden heraus, dass die Zellen erweitert, ihre DNA und deren Protein-Baumaschinen konnte nicht mit den Bedürfnissen einer so großen Zelle Schritt halten. Dieser Fehler genügend Protein zu produzieren führte zur Verdünnung des Zytoplasma und die Störung der Zellteilung. Die Forscher glauben, dass viele andere grundlegende Zellprozesse, die auf zelluläre Moleküle angewiesen zu finden und miteinander interagieren auch beeinträchtigt werden, wenn die Zellen zu groß sind.

„Theoretische Modelle sagen voraus, dass das Zytoplasma Verdünnungsreaktionsraten sinken. Jede chemische Reaktion auftreten würde langsamer, und einige Schwellen Konzentrationen bestimmter Proteine ​​können nicht erreicht werden,, so bestimmte Reaktionen würden nie passieren, weil die Konzentrationen, die niedriger sind,“Neurohr sagt.

Die Forscher zeigten, dass Hefezellen mit zwei Chromosomensätze der Lage waren, mit nur einem Chromosomensatz auf die doppelte Größe von Hefezellen zu wachsen, bevor seneszenten immer, daß die Menge der DNA in den Zellen, was darauf hindeutet, ist der limitierende Faktor in der Fähigkeit der Zellen, zu wachsen,.

Experimente mit menschlichen Zellen ergaben ähnliche Ergebnisse: In einer Studie an humanen Fibroblasten-Zellen, die Forscher fanden heraus, dass die Zellen zwingt zu einer übermäßigen Größen wachsen (acht Mal ihre normale Größe) gestört viele Funktionen, einschließlich Zellteilung.

„Es ist schon seit einiger Zeit klar, dass die Zellen ihre Größe Kontrolle haben, aber es war unklar, was die verschiedenen physiologischen Gründe dafür, warum sie dies tun,,„Sagt Skotheim Januar, Associate Professor für Biologie an der Stanford University, die nicht in der Forschung beteiligt. „Was ist mit dieser Arbeit ist schön, es ist wirklich zeigt, wie die Dinge schief gehen, wenn die Zellen zu groß werden.“

Die altersbedingte Krankheit

Amon sagt übermäßiges Wachstum wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Seneszenz spielt, die auftritt, in vielen Arten von Säugetierzellen und wird gedacht, um altersbedingte Organdysfunktion und chronische altersbedingten Erkrankungen beitragen.

Seneszenten Zellen sind oft größer als jüngere Zellen, und diese Studie, die zeigten, dass unkontrollierte Zellwachstum zu Seneszenz führt, bietet eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung. Menschliche Zellen sind in der Regel etwas größer in ihrem Leben wachsen, weil jedesmal, wenn eine Zelle teilt, überprüft er für DNA-Schäden, und wenn überhaupt gefunden werden, Division wird gestoppt, während Reparaturen durchgeführt werden. Während jeder dieser Verzögerungen, die Zelle wächst etwas größer.

„Im Laufe der Lebensdauer einer Zelle, Je mehr Divisionen Sie machen, desto höher ist Ihre Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Schaden des Habens, und im Laufe der Zeit Zellen größer werden,“Amon sagt. „Schließlich bekommen sie so groß, dass sie kritische Faktoren beginnen Verdünnung, die für die Proliferation von Bedeutung sind.“

Eine schwierige Frage, die unbeantwortet bleibt, ist, wie verschiedene Arten von Zellen, die die passende Größe für ihren Zelltyp pflegen, die die Forscher hoffen nun, weiter zu studieren.


Quelle: http://news.mit.edu, von Anne Trafton

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