Puzzle rezolvat: cum știu celulele plantelor când să înceteze creșterea

Acesta a fost Un mister vechi în biologie: Cum știu celulele mărimea lor?

Se pare că răspunsul a fost ascuns în fișierele computerului lui Robert Sablowski, unde colectează praf virtual din 2013. „Am avut datele de ani și ani, dar nu am căutat în modul corect” la John Centrul Innes din Norwich, Anglia, spune Sablosky, biolog al celulelor vegetale. Într-un proiect anterior, el examina o proteină numită KRP4. Combinând-o cu o proteină fluorescentă de meduză pentru a o face să strălucească, Sablowski a reușit să o studieze în interiorul unei celule vegetale, dar nu știa că va fi cheia înțelegerii reglării dimensiunii celulelor.

Pentru ca organismele să se dezvolte, celulele lor trebuie să fie supuse unui model de creștere, replicare a ADN-ului și diviziune. Dar oamenii de știință care studiază acest proces, cunoscut sub numele de ciclul celular, au observat de mult că diviziunile nu sunt neapărat identice – celulele se împart adesea asimetric, iar dimensiunea lor este cumva corectată ulterior. la Un studiu publicat în Ştiinţă Luna trecută, Sablolowski și colegii săi au dezvăluit cum o fac plantele: celulele își folosesc propriul ADN ca un fel de cupă de măsurare. În timp ce descoperirea a fost făcută prin studierea unei plante numite Arabidopsis, ar putea avea implicații largi pentru înțelegerea reglării dimensiunii celulelor la animale și oameni și poate influența chiar și viitorul producției de culturi.

Determinarea modului în care celulele își evaluează mărimea a fost complexă, deoarece majoritatea proteinelor celulare sunt proporționale cu dimensiunea celulei în sine. Sablowski compară situația cu încercarea de a te măsura cu brațul tău. „Nu poți face asta, pentru că brațul tău crește proporțional cu corpul tău”, spune el. „Aveți nevoie de o referință externă pentru a vă cunoaște dimensiunea.” Dar ceea ce nu se schimbă pe măsură ce celula crește este ADN-ul ei. Oamenii de știință au speculat de mult că o celulă ar putea folosi ADN-ul său ca indicator pentru a-i măsura dimensiunea, dar echipa lui Sablowski este prima care arată dovezi ale acestui proces.

spune Martin Howard de la John Innes Center, care a contribuit la dezvoltarea modelelor matematice necesare pentru descoperirea. Reglarea formei și dimensiunii este importantă, deoarece acestea sunt strâns legate de modul în care funcționează o celulă: este foarte mare și poate fi dificil pentru o celulă să recupereze rapid informațiile din ADN-ul său; Prea mică și celula nu are suficient spațiu pentru a se împărți corect, provocând erori de diviziune și creștere care pot duce la boli.

Arabidopsis Este de fapt o buruiană, potrivit lui Sablowski, dar este considerat un organism model în biologia plantelor, deoarece este ușor să crească și să se maturizeze rapid. Aceasta înseamnă că a fost bine studiat de alți cercetători din domeniu. Societate pentru Arabidopsis spune Marco Dario, un student absolvent la Centrul John Innes care a proiectat și a ajutat la derularea experimentului. „Aceeași configurație experimentală care ne-a luat trei sau patru ani – fără comunitate, ar fi durat cu ușurință 10-15 ani”

Echipa a crescut ما Arabidopsis În ghivece timp de aproximativ șase săptămâni, apoi tăiați vârful plantei tinere, în curs de dezvoltare, partea în care apar frunze și flori noi, pentru a observa creșterea lor continuă la microscop. Ei pot urmări locația și dimensiunea fiecărei celule la sfârșitul creșterii în diferite etape ale ciclului celular, la o mărire de aproximativ 1000X. Sablowski și D’Ario au schimbat ture, verificând celulele la fiecare două ore pe parcursul a două zile. „Am avut echipamentele și materialele. Trebuia doar să ne suflecăm mânecile și să facem încercarea de 48 de ore pentru a obține datele pe care nimeni nu le are.