Спустя столетие с тех пор, как ученые впервые заметили, что клетки и их ядра растут в постоянном соотношении друг к другу, мы теперь ближе к тому, чтобы выяснить, как это происходит.
Клеточный цикл, процесс клеточного роста и деления, при котором «дочерние» клетки увеличиваются перед повторным делением, включает в себя ядро - сжатый центр генетического контроля клетки - одновременно делящийся и увеличивающийся рука об руку со своей клеткой..
Механизм, участвующий в этом тандемном увеличении, оказался одним из самых оставшихся без ответа вопросов клеточной биологии; чем больше клетка, тем больше ядро, но что контролирует это пропорциональное увеличение?
Ассистент профессора Кадзунори Кумэ из Университета Хиросимы в ходе своих последних исследований дрожжевых клеток обнаружил, что накопление генетических материалов (мРНК) и белков ядром приводит к его увеличению. Он также предполагает, что это набухание возможно за счет контроля транспорта мРНК и белков из ядра в окружающую жидкую цитоплазму, а также количества ядерной мембраны, поставляемой посредством синтеза липидов..
Поскольку уже известно, что постоянное соотношение размеров клеток и ядер изменяется с возрастом, а также из-за рака, есть надежда, что эти новые данные помогут нам понять дегенерацию тела и ее предотвращение.
Дрожжи, одноклеточный организм, обладают многими характеристиками и размером, схожими с клетками человека и других эукариот.
Это последнее открытие заставило доцента Куме из Исследовательского центра здорового старения HU провести всесторонний поиск генома делящихся дрожжей в надежде найти призрачные гены, определяющие размер ядра.
Зная, что из 5000 генов, обнаруженных у делящихся дрожжей, 2000 необходимы для роста клеток, он изучил остальные 3000 в надежде, что некоторые из них могут вместо этого участвовать в контроле размера ядра.
Каждый из этих 3000 генов один за другим удаляли по отдельности, и полученную мутировавшую дрожжевую клетку исследовали под микроскопом.
Записывая размеры каждой из получившихся клеток и их ядер, он смог рассчитать соотношение клеток и ядер - кропотливый процесс, который окупился. Он обнаружил 14 генов, удаление которых приводило к большему соотношению клеток к ядру, чем обычное 0,08, что позволяет предположить, что они ответственны за поддержание этого соотношения..
Дальнейшее исследование этих ядер показало, что обычные механизмы, необходимые для транспортировки мРНК изнутри ядра, где она вырабатывается, наружу, в цитоплазму клетки, где она требуется для производства белка, были дефектными, то есть мРНК не мог выбраться!
Молекулы мРНК содержат генетическую информацию для производства белков и имеют правильную форму, анализ более крупных мутировавших ядер показал, что они содержат не только более высокую концентрацию мРНК, но и белки, полученные из мРНК, что вызывает их набухание.
Также было замечено, что это ядерное набухание зависит от производства липидов, которые необходимы для расширения ядерной мембраны. Интересно, что исследователи обнаружили, что даже нарушение выработки липидов само по себе нарушает регуляцию роста ядерной мембраны, что приводит к увеличению размера ядра.
Хотя это исследование, наконец, проливает свет на поддержание соотношения клеток и ядер, доцент Куме признает, что им еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они смогут полностью понять, что происходит:
"Есть так много вопросов, на которые сейчас нужно ответить: что вызывает эти мембранные изменения? Ядерная экспансия вызывает рак или является его результатом? Что заставляет эти специфические гены мутировать? Это исследование - только первый шаг в неизвестность, Это означает, что теперь у меня есть зацепки, за которыми нужно следить, и еще больше загадок, которые нужно разгадать!"