近日,來自美國斯坦福大學(xué)的研究人員在學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了一項新研究進(jìn)展,他們在出芽酵母中發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞分裂之前,周期蛋白Cln3的合成速率隨細(xì)胞尺寸變化,而轉(zhuǎn)錄抑制因子Whi5的濃度會隨細(xì)胞生長而得到稀釋,通過這種機(jī)制實現(xiàn)了細(xì)胞尺寸對增殖的調(diào)控。
細(xì)胞的大小是影響細(xì)胞內(nèi)所有生物合成過程的基礎(chǔ),它決定了細(xì)胞器的尺寸還影響著細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸。雖然大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多影響細(xì)胞大小的基因,但細(xì)胞尺寸調(diào)控之下隱藏的分子機(jī)制仍然沒有得到*揭示。
對于出芽酵母Saccharomyces cerevisiae來說,細(xì)胞尺寸調(diào)控在進(jìn)入細(xì)胞分裂起始點之前就已經(jīng)出現(xiàn)于細(xì)胞周期的G1期,之前一直認(rèn)為G1 期周期蛋白 Cln3的活性會隨著細(xì)胞尺寸增加,并通過抑制轉(zhuǎn)錄抑制因子Whi5觸發(fā)細(xì)胞分裂起始點。
在這項研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)Cln3的濃度會調(diào)節(jié)細(xì)胞通過分裂起始點的速度,而它的合成會隨著細(xì)胞尺寸的變大而逐漸增加,因此在細(xì)胞分裂之前的G1期,Cln3的總濃度仍然會接近恒定。相比于Cln3的活性增加,研究人員還發(fā)現(xiàn)Whi5的活性發(fā)生下降,主要是因為細(xì)胞生長導(dǎo)致Whi5的濃度得到稀釋,細(xì)胞通過這種分子機(jī)制實現(xiàn)了利用細(xì)胞尺寸調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的目的。
研究人員發(fā)現(xiàn)Whi5的合成主要發(fā)生于細(xì)胞周期的S/G2/M期,并以細(xì)胞尺寸非依賴性方式進(jìn)行合成。這導(dǎo)致更小的子代細(xì)胞一形成就含有更高濃度的Whi5,并一直持續(xù)到分裂前的G1期。因此,出芽酵母的尺寸調(diào)控是Cln3和Whi5的合成速率隨細(xì)胞尺寸變化的結(jié)果。
總的來說,這項工作表明蛋白質(zhì)合成存在不同的尺寸依賴性,這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究細(xì)胞功能與生長的協(xié)調(diào)性機(jī)制提供了重要信息。