关键生物合成的过程是分开的

教科书会告诉你,在细胞分裂,生产的新DNA山峰s阶段期间,同时生产其他大分子如蛋白质、脂类和多糖,继续在或多或少相同的水平。格罗宁根大学的分子生物学家,由教授马提亚Heinemann,已经发现,这是不正确的:蛋白质合成显示了两个山峰,和脂质合成的山峰。这些变化可以解释代谢振荡,导致细胞分裂,这一组织已经发现。他们的新研究结果发表在自然的新陈代谢2月27日。

每分真核细胞通过细胞周期:从一个增长阶段(G1)阶段的新合成DNA (S),空白阶段(G2),最后一个阶段通过有丝分裂和细胞分裂(M),学术文献在细胞分裂会告诉你,除了DNA的合成,单元中的所有其他分子,如蛋白质、脂质、多糖,或多或少以恒定的速率产生在所有细胞周期阶段。

动态测量

七年前,马蒂亚斯·海恩曼和他的团队所述振荡在细胞的新陈代谢,这似乎编排真核细胞分裂的过程。他的团队已经详细研究了新陈代谢和测量的蛋白质,脂类和多糖在细胞周期生产。他们发现,教科书是错误的。

“我们使用动态显微测量单个细胞显示生产在不同的时间不同的大分子的山峰,”海恩曼解释道。蛋白质合成的基本利率在G1期达到高峰,在S期消退了,下半年再次达到顶峰的细胞周期。“我们还发现,脂类和多糖的合成细胞壁的构建块,山峰只有一次:下半年也。”

构建块

确定蛋白质合成率,科学家们使用了一种建立监测荧光蛋白的方法。他们还设计了一个第二,更复杂的方法,通过它可以验证蛋白质生产似乎遵循双波的模式。“我们不得不开发第二个方法,因为结果会对我们和其他人都知道细胞周期的新陈代谢,“Vakil Takhaveev说,论文的第一作者。“在这个新方法,我们探索如何敏感细胞的蛋白质生物合成抑制剂细胞周期的每一刻。原来这个敏感的山峰在细胞周期的不同阶段。”

在他们的自然的新陈代谢纸,海恩曼和他的团队表明,就不会产生不同的细胞的构建块在同一时间。此外,研究人员发现,整个中央新陈代谢变化满足这个暂时隔离构件的生产。例如,他们发现,葡萄糖消耗的速度,乙醇排泄,和呼吸分配到特定的细胞周期的阶段。

有趣的是,这些新的测量同意早期的发现,海解释道:“细胞必须激活不同的生物合成途径产生氨基酸或脂质。这产生的代谢物的变化流动,这就解释了为什么我们在细胞分裂之前发现代谢振荡。”However, this leaves the question as to how exactly this happens and why. "At the moment, we can only speculate," says Heinemann. "One aspect is that if a cell simply grows, all building blocks are required at the same time. But during division, the situation is more complex. It might well be that the sequence of production can help the cell with division."

癌症和衰老

渗透压可能是关键。“想想炸毁一个气球。首先,你需要非常高的压力,但是一旦它开始扩张,一个较低的压力就足够了。也许细胞首先产生很多的蛋白质增加细胞内渗透压,从而帮助女儿细胞分裂,”海恩曼说。“这只是猜测,但我觉得有一个生物物理原因我们观察到的模式。”

他将追求这些想法和寻找调节机制,负责在不同阶段的合成细胞的构建块。“我们还不知道这是如何工作的,但这将是非常有趣的发现和看到这些监管系统可能是摄动。”The current findings and future work are necessary for the fundamental understanding of cellular physiology and will eventually help us to tackle cancer and aging.

参考:史密斯Takhaveev V, Ozsezen年代,EN, et al .颞隔离的生物合成的过程负责代谢振荡在出芽酵母细胞周期。Nat金属底座。2023;5 (2):294 - 313。doi:10.1038 / s42255 - 023 - 00741 - x

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