Автор: Дарья Колмина
"Питерские заметки", 14.11.2023:
Международная исследовательская группа под руководством Джеймса Умена, PhD, Дональда Дэнфорта из Центра наук о растениях, обнаружила у зелёных одноклеточных водорослей Хламидомонада интересный механизм контроля деления клеток. Эти водоросли способны вырасти до очень крупного размера и затем последовательно делиться несколько раз. Однако количество делений, которые делает материнская клетка, чтобы вернуть другие клетки к начальному размеру, отличается. Вместо того чтобы делиться один раз, материнские клетки практически никогда этого не делают - либо не делятся вовсе, либо делятся дважды или более.
Открытие было опубликовано 9 ноября 2023 года в журнале "Current Biology". Хламидомонада, подобно многим другим водорослям и одноклеточным простейшим, может вырастать до очень больших размеров.
Этот нетипичный паттерн позволяет использовать свет и питательные вещества оптимальным образом, но создает проблему при попытках контролировать размер растений. В некоторых условиях клетки увеличивают свой размер почти вдвое перед делением и им нужно делиться только один раз. Однако при благоприятных условиях та же клетка может вырасти более чем в десять раз и нуждаться в последовательных делениях, чтобы произвести дочерние клетки правильного размера. Этот разброс в размерах представляет собой загадку, которую решило появление механизма в Хламидомонаде, который позволяет клеткам оценить свой размер и посчитать правильное количество делений. "Всегда считалось, что паттерн деления определяется простым отношением между размером материнской клетки и количеством делений. Модели, основанные на этом предположении, могут точно предсказывать поведение целых популяций клеток", - отметил Умен.
Чтобы разобраться в этих неожиданных результатах, члены команды - Абхудай Синг, PhD, профессор Университета Делавэра, и César Augusto Vargas-García, PhD, руководитель аналитической команды AGROSAVIA -Corporación colombiana de investigación agropecuaria, Богота, Колумбия - использовали математическое моделирование для разработки более точной прогностической модели поведения клеток. В то же время исследовательская команда в Данфорт-центре, во главе с Дианьи Лю, PhD, сотрудником вуза, углубилась в понимание генетических механизмов, которые приводят к изменению подсчета количества делений. Команда обнаружила, что ключевую роль в предотвращении только одного деления играет известный, но пока ещё плохо изученный генетический механизм.
"Хотя мы только начинаем понимать, как работает путь ретинобластомы у водорослей, обнаружение изменений в делении клеток сразу подразумевает способ, которым клетки контролируют свое деление, Это важный шаг в эволюции многоклеточной жизни", - отметил Лю.
Близкие родственники Хламидомонады не только имеют возможность совершить одно деление или более, но и могут предотвращать деление до тех пор, пока они не вырастут. Это позволяет одной клетке быстро создать новое множество с сотнями или даже тысячами клеток, что необходимо для выживания. "Смещение против одного деления, которое мы наблюдали у Хламидомонады, скорее всего было присуще прямым предкам его многоклеточных родственников и было дальше усилено по мере их эволюции", - предположил Умен. Пока остается неясным, почему клетки развили смещение против одного деления. Знание этого механизма и его генетического контроля имеет практическое значение в биотехнологии водорослей, где размер клеток может влиять на урожайность продуктов, а также на чувствительность водорослей к некоторым организмам.
Открытие было опубликовано 9 ноября 2023 года в журнале "Current Biology". Хламидомонада, подобно многим другим водорослям и одноклеточным простейшим, может вырастать до очень больших размеров.
Этот нетипичный паттерн позволяет использовать свет и питательные вещества оптимальным образом, но создает проблему при попытках контролировать размер растений. В некоторых условиях клетки увеличивают свой размер почти вдвое перед делением и им нужно делиться только один раз. Однако при благоприятных условиях та же клетка может вырасти более чем в десять раз и нуждаться в последовательных делениях, чтобы произвести дочерние клетки правильного размера. Этот разброс в размерах представляет собой загадку, которую решило появление механизма в Хламидомонаде, который позволяет клеткам оценить свой размер и посчитать правильное количество делений. "Всегда считалось, что паттерн деления определяется простым отношением между размером материнской клетки и количеством делений. Модели, основанные на этом предположении, могут точно предсказывать поведение целых популяций клеток", - отметил Умен.
Чтобы разобраться в этих неожиданных результатах, члены команды - Абхудай Синг, PhD, профессор Университета Делавэра, и César Augusto Vargas-García, PhD, руководитель аналитической команды AGROSAVIA -Corporación colombiana de investigación agropecuaria, Богота, Колумбия - использовали математическое моделирование для разработки более точной прогностической модели поведения клеток. В то же время исследовательская команда в Данфорт-центре, во главе с Дианьи Лю, PhD, сотрудником вуза, углубилась в понимание генетических механизмов, которые приводят к изменению подсчета количества делений. Команда обнаружила, что ключевую роль в предотвращении только одного деления играет известный, но пока ещё плохо изученный генетический механизм.
"Хотя мы только начинаем понимать, как работает путь ретинобластомы у водорослей, обнаружение изменений в делении клеток сразу подразумевает способ, которым клетки контролируют свое деление, Это важный шаг в эволюции многоклеточной жизни", - отметил Лю.
Близкие родственники Хламидомонады не только имеют возможность совершить одно деление или более, но и могут предотвращать деление до тех пор, пока они не вырастут. Это позволяет одной клетке быстро создать новое множество с сотнями или даже тысячами клеток, что необходимо для выживания. "Смещение против одного деления, которое мы наблюдали у Хламидомонады, скорее всего было присуще прямым предкам его многоклеточных родственников и было дальше усилено по мере их эволюции", - предположил Умен. Пока остается неясным, почему клетки развили смещение против одного деления. Знание этого механизма и его генетического контроля имеет практическое значение в биотехнологии водорослей, где размер клеток может влиять на урожайность продуктов, а также на чувствительность водорослей к некоторым организмам.