Biologoj respondas fundamentan demandon pri ĉela grandeco

La bezono produkti ĝuste la ĝustan kvanton da proteino estas malantaŭ la okulfrapa unuformeco de grandecoj. En homoj, ĉela grandeco povas varii pli ol 100-oble, intervalante de etaj ruĝaj globuloj ĝis grandaj neŭronoj. Tamen, ene de ĉiu ĉeltipo, estas tre malgranda devio de norma grandeco. En studoj pri gisto, MIT-esploristoj kreskigis ĉelojn al 10 fojoj ilia normala grandeco kaj trovis ke ilia DNA ne povis daŭrigi kun la postuloj produkti sufiĉe da proteino por konservi normalajn ĉelfunkciojn.. MIT-biologoj malkovris la respondon al fundamenta biologia demando: Kial ĉeloj de difinita tipo estas ĉiuj samgrandaj?

Esploristoj de MIT trovis tion kiam ili haltis ĉeldividon en homaj fibroblastaj ĉeloj, ili iĝis nenormale grandaj kaj tiam eniris ne-dividan staton konatan kiel maljuniĝo (dekstra panelo). Netraktita, normal-grandaj fibroblastoj estas montritaj maldekstre. Bildo: Gabriel Neurohr

Plue, la esploristoj trovis, ke ĉi tiu proteina manko kondukas la ĉelojn en nedividan staton konatan kiel maljuniĝo, sugestante eblan klarigon pri kiel ĉeloj maljuniĝas dum ili maljuniĝas.

"Estas tiom da hipotezoj, kiuj provas klarigi kial maljuniĝo okazas, kaj mi pensas, ke ĉi tiuj datumoj provizas belan kaj simplan klarigon por maljuniĝo,” diras Angelika Amon, la Kathleen kaj Curtis Marble Profesoro pri Kankro-Esplorado en la Sekcio de Biologio kaj membro de la Koch Institute for Integrative Cancer Research..

Amon estas la altranga verkinto de la studo, kiu aperas en la Feb. 7 reta eldono de Ĉelo. Gabriel Neurohr, postdoktoro de MIT, estas la ĉefaŭtoro de la papero.

Troa grandeco

Esplori kial ĉelgrandeco estas tiel forte kontrolita, la esploristoj malhelpis gistajn ĉelojn dividiĝi modifante genon kritikan por ĉela divido, tiel ke ĝi povus esti malŝaltita je certa temperaturo. Ĉi tiuj ĉeloj daŭre kreskis, sed ili ne povis dividi kaj ili ne reproduktis sian DNA.

La esploristoj malkovris tion dum la ĉeloj disetendiĝis, ilia DNA kaj ilia protein-konstrua maŝinaro ne povis samrapidi kun la bezonoj de tia granda ĉelo. Tiu malsukceso produkti sufiĉe da proteino kaŭzis la diluon de la citoplasmo kaj interrompo de ĉeldividiĝo.. La esploristoj kredas, ke multaj aliaj fundamentaj ĉelaj procezoj, kiuj dependas de ĉelaj molekuloj, kiuj trovas kaj interagas unu kun la alia, ankaŭ povas esti difektitaj kiam ĉeloj estas tro grandaj..

"Teoriaj modeloj antaŭdiras, ke diluado de la citoplasmo malpliigos reagajn indicojn. Ĉiu kemia reakcio okazus pli malrapide, kaj iuj sojlaj koncentriĝoj de certaj proteinoj eble ne estas atingitaj, do certaj reagoj neniam okazus ĉar la koncentriĝoj estas pli malaltaj,”Diras Neurohr.

La esploristoj montris, ke gistoĉeloj kun du aroj da kromosomoj povis kreski ĝis duoble la grandeco de gistoĉeloj kun nur unu aro da kromosomoj antaŭ ol maljuniĝi., sugestante ke la kvanto de DNA en la ĉeloj estas la limiga faktoro en la kapablo de la ĉeloj kreski.

Eksperimentoj kun homaj ĉeloj donis similajn rezultojn: En studo de homaj fibroblastaj ĉeloj, la esploristoj trovis ke devigante la ĉelojn kreski al troaj grandecoj (ok fojojn ilia normala grandeco) interrompis multajn funkciojn, inkluzive de ĉela divido.

"Estas klare de kelka tempo, ke ĉeloj regas sian grandecon, sed ne klare, kiaj estas la diversaj fiziologiaj kialoj, kial ili faras tion,diras Jan Skotheim, lektoro de biologio en Universitato Stanford, "La tradicia PDMS ne povas fari la strukturojn, kiujn vi bezonas por ĉi tiu en vitro medio, kiu povas konservi tumorajn fragmentojn vivantaj dum konsiderinda tempodaŭro.. "Kio estas bela pri ĉi tiu laboro estas, ke ĝi vere montras kiel aferoj misfunkcias kiam ĉeloj tro grandaj."

Malsano rilata al aĝo

Amon diras, ke troa kresko probable ludas gravan rolon en la disvolviĝo de maljuniĝo, kiu okazas en multaj specoj de mamulaj ĉeloj kaj supozeble kontribuas al aĝ-rilata organmisfunkcio kaj kronikaj aĝ-rilataj malsanoj..

Seneskaj ĉeloj ofte estas pli grandaj ol pli junaj ĉeloj, kaj ĉi tiu studo, kiu montris ke nekontrolita ĉelkresko kondukas al maljuniĝo, proponas eblan klarigon por ĉi tiu observado. Homaj ĉeloj tendencas kreski iomete pli grandaj dum siaj vivdaŭroj, ĉar ĉiufoje ĉelo dividiĝas, ĝi kontrolas DNA-difekton, kaj se iu estas trovita, divido estas haltita dum riparoj estas faritaj. Dum ĉiu el ĉi tiuj malfruoj, la ĉelo kreskas iomete pli granda.

“Dum la vivdaŭro de ĉelo, des pli da dividoj vi faras, des pli alta estas via probablo havi tiun damaĝon, kaj kun la tempo ĉeloj pligrandiĝos,” diras Amon. "Finfine ili fariĝas tiel grandaj ke ili komencas dilui kritikajn faktorojn, kiuj estas gravaj por proliferado."

Malfacila demando, kiu restas nerespondita, estas kiel malsamaj specoj de ĉeloj konservas la taŭgan grandecon por sia ĉeltipo, kiujn la esploristoj nun esperas studi plu.

Fonto: http://novaĵoj.mit.edu, "Ni vere ĝojas pri la potencialo de stomaka loĝanta elektroniko funkcii kiel platformoj por movebla sano por helpi pacientojn malproksime.