Los biólogos responde a la pregunta fundamental sobre el tamaño de la célula

La necesidad de producir la cantidad justa de proteína está detrás de la llamativa uniformidad de los tamaños.. En humanos, tamaño de celda puede variar más de 100 veces, que van desde diminutas células rojas de la sangre a las neuronas grandes. sin embargo, dentro de cada tipo de célula, hay muy poca desviación de un tamaño estándar. En los estudios de la levadura, Los investigadores del MIT hicieron crecer células de 10 veces su tamaño normal y se encontró que su ADN no podía mantenerse al día con las demandas de la producción de suficiente proteína para mantener las funciones celulares normales. Los biólogos del MIT han descubierto la respuesta a una pregunta biológico fundamental: ¿Por qué las células de un tipo dado todas del mismo tamaño?

Los investigadores del MIT encontraron que cuando se detuvieron división celular en células de fibroblastos humanos, se convirtieron anormalmente grande y luego entraron en un estado de no división conocido como senescencia (panel de la derecha). sin tratar, fibroblastos de tamaño normal se muestran a la izquierda. Imagen: Gabriel Neurohr

además, los investigadores encontraron que esta escasez de proteínas conduce las células en un estado que no se dividen conocido como senescencia, lo que sugiere una posible explicación de cómo las células se vuelven senescentes a medida que envejecen.

“Hay tantas hipótesis por ahí que tratan de explicar por qué sucede senescencia, y creo que estos datos proporcionan una explicación hermosa y simple para la senescencia,”Dice Angelika Amon, el profesor de mármol Kathleen y Curtis en la investigación de cáncer en el Departamento de Biología y miembro del Instituto Koch para la Investigación del Cáncer Integral.

Amón es el autor principal del estudio, que aparece en feb. 7 edición en línea de Célula. Gabriel Neurohr, postdoc un MIT, es el autor principal del artículo.

el tamaño excesivo

Para explorar por qué tamaño de la celda está tan estrechamente controlado, los investigadores impedido células de levadura a partir de la división por la modificación de un gen crítico para la división celular, de modo que pudiera ser desactivado a una temperatura determinada. Estas células continuaron creciendo, pero no podían dividirse y que no replicar su ADN.

Los investigadores descubrieron que a medida que las células expandidas, su ADN y su maquinaria de proteína-edificio no podían seguir el ritmo de las necesidades de una célula tan grande. Esta incapacidad para producir suficiente proteína llevó a la dilución del citoplasma y la interrupción de la división celular. Los investigadores creen que muchos otros procesos celulares fundamentales que se basan en la búsqueda de moléculas celulares y que interactúan entre sí también puede verse afectada cuando las células son demasiado grandes.

“Los modelos teóricos predicen que diluir el citoplasma disminuirá velocidades de reacción. Cada reacción química ocurriría más lentamente, y algunas concentraciones umbral de ciertas proteínas no se pueden alcanzar, por lo que ciertas reacciones nunca sucedería porque las concentraciones son más bajas,”Dice Neurohr.

Los investigadores demostraron que las células de levadura con dos juegos de cromosomas fueron capaces de crecer al doble del tamaño de las células de levadura con un solo juego de cromosomas antes de convertirse en senescentes, lo que sugiere que la cantidad de ADN en las células es el factor limitante en la capacidad de las células para crecer.

Experimentos con células humanas dieron resultados similares: En un estudio de células de fibroblastos humanos, los investigadores encontraron que forzar a las células a crecer a tamaños excesivos (ocho veces su tamaño normal) interrumpidas muchas funciones, incluyendo la división celular.

“Ha sido claro desde hace tiempo que las células no controlan su tamaño, pero ha sido poco claro lo que las diversas razones fisiológicas son de por qué lo hacen,"Dice Jan. Skotheim, profesor asociado de biología en la Universidad de Stanford, quien no estuvo involucrado en la investigación. “Agradable de ¿Qué hay de este trabajo es realmente se demuestra cómo las cosas van mal cuando las células se hacen demasiado grandes.”

enfermedades relacionadas con la edad

Amon dice que el crecimiento excesivo probablemente juega un papel importante en el desarrollo de la senescencia, que se produce en muchos tipos de células de mamíferos y se cree que contribuyen a la disfunción de órganos relacionada con la edad y las enfermedades crónicas relacionadas con la edad.

Las células senescentes son a menudo más grandes que las células más jóvenes, y este estudio, que mostraron que sin marcar, los cables de crecimiento celular a la senescencia, ofrece una posible explicación para esta observación. Las células humanas tienden a crecer un poco más grande durante toda su vida, porque cada vez que se divide una célula, comprueba el daño del ADN, y si se encuentra alguna, la división se detiene mientras se realizan las reparaciones. Durante cada uno de estos retrasos, la célula crece un poco más grande.

“Durante el curso de la vida de una célula, los más divisiones que realice, mayor será su probabilidad de tener es que el daño, y con el tiempo las células se hacen más grandes,”Dice Amon. "Con el tiempo, crecen tanto que empiezan a diluir factores críticos que son importantes para la proliferación".

Una pregunta difícil que sigue sin respuesta es cómo los diferentes tipos de células a mantener el tamaño adecuado para su tipo de célula, lo que los investigadores esperan ahora a estudiar más a fondo.

Fuente: http://news.mit.edu, por Anne Trafton