Os biólogos responder à pergunta fundamental sobre o tamanho das células

A necessidade de produzir a quantidade certa de proteína está por trás da impressionante uniformidade de tamanhos. Em humanos, tamanho de célula pode variar mais do que 100 vezes, variando de pequenas células vermelhas do sangue para grandes neurónios. Contudo, dentro de cada tipo de célula, há muito pouco desvio a partir de um tamanho padrão. Em estudos de levedura, pesquisadores do MIT células para cresci 10 vezes seu tamanho normal e descobriu que seu DNA não poderia manter-se com as exigências de proteína suficiente produzindo para manter as funções celulares normais. biólogos do MIT descobriram a resposta a uma pergunta biológica fundamental: Por que são as células de um determinado tipo todos do mesmo tamanho?

pesquisadores do MIT descobriram que, quando eles pararam a divisão celular nas células de fibroblastos humanos, eles se tornaram anormalmente grande e, em seguida, entrou em um estado não-divisória conhecido como senescência (painel direito). não tratada, fibroblastos de tamanho normal são mostrados à esquerda. Imagem: Gabriel Neurohr

além disso, os investigadores verificaram que esta falta de proteínas leva as células para um estado não divididas conhecido como senescência, sugerindo uma possível explicação de como as células se tornam senescentes à medida que envelhecem.

“Há tantas hipóteses lá fora que tentam explicar por que a senescência acontece, e eu acho que esses dados fornece uma explicação bonito e simples para a senescência,”, Diz Angelika Amon, a Kathleen e Curtis Professor de mármore em Cancer Research, no Departamento de Biologia e um membro do Instituto Koch para Pesquisa do Câncer Integrative.

Amon é o autor sênior do estudo, que aparece na fevereiro. 7 edição online do Célula. Gabriel Neurohr, um postdoc MIT, é o autor principal do artigo.

tamanho excessivo

Para explorar por que o tamanho das células é tão rigidamente controlado, os investigadores impediu as células de levedura do dividindo por modificação de um gene essencial para a divisão celular, de modo que ele pode ser desligado a uma determinada temperatura. Estas células continuou a crescer, mas eles não podiam dividir e eles não replicar seu DNA.

Os pesquisadores descobriram que, como as células expandidas, seu DNA e sua maquinaria de construção de proteína não poderia manter o ritmo com as necessidades de uma grande célula, tais. Esta falha para produzir proteína suficiente levou à diluição do citoplasma e interrupção da divisão celular. Os pesquisadores acreditam que muitos outros processos celulares fundamentais que dependem de moléculas celulares que encontram e interagem uns com os outros também pode ser prejudicada quando as células são muito grandes.

“Os modelos teóricos prevêem que diluindo o citoplasma vai diminuir as taxas de reação. Cada reação química poderia ocorrer mais lentamente, e algumas concentrações de limiar de certas proteínas não pode ser alcançado, assim certas reações nunca iria acontecer porque as concentrações são mais baixas,”Neurohr diz.

Os pesquisadores mostraram que células de levedura com dois conjuntos de cromossomos foram capazes de crescer para o dobro do tamanho de células de levedura com apenas um conjunto de cromossomos antes de se tornar senescentes, sugerindo que a quantidade de ADN nas células é o factor limitante na capacidade das células para crescer.

As experiências com células humanas produziram resultados semelhantes: Num estudo de células de fibroblastos humanos, os pesquisadores descobriram que forçando as células a crescer para tamanhos excessivas (oito vezes seu tamanho normal) interrompidas muitas funções, incluindo a divisão celular.

“Tem sido claro há algum tempo que as células que controlam o seu tamanho, mas tem sido claro o que as várias razões fisiológicas são por que eles fazem isso,"Diz Jan. Skotheim, um professor associado de biologia na Universidade de Stanford, que não estava envolvido na pesquisa. “O que é agradável sobre este trabalho é realmente mostra como as coisas vão mal quando as células ficar muito grande.”

doenças relacionadas com a idade

Amon diz que o crescimento excessivo provavelmente desempenha um papel importante no desenvolvimento de senescência, que ocorre em muitos tipos de células de mamíferos e é pensado para contribuir para a disfunção de órgãos relacionada com a idade e doenças relacionadas com a idade crónicas.

As células senescentes são muitas vezes maiores do que as células mais jovens, e este estudo, que mostrou que o crescimento celular não controlado leva a senescência, oferece uma possível explicação para esta observação. As células humanas tendem a crescer um pouco maior ao longo de suas vidas, porque cada vez que uma célula se divide, ele verifica para danos de DNA, e se algum é encontrado, divisão é interrompida enquanto os reparos são feitos. Durante cada um destes atrasos, a célula cresce um pouco maior.

“Durante o tempo de vida de uma célula, os mais divisões que você faz, quanto maior a sua probabilidade é de ter que danos, e ao longo do tempo as células vai ficar maior,”Amon diz. “Eventualmente, eles ficam tão grande que eles começam a diluir factores críticos que são importantes para a proliferação.”

Uma pergunta difícil, que permanece sem resposta é como diferentes tipos de células manter o tamanho apropriado para o seu tipo de célula, que os pesquisadores agora esperam estudar mais.

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