生物学家回答关于细胞大小的基本问题

麻省理工学院的生物学家已经找到了一个基本生物学问题的答案：为什么给定类型的细胞大小相同？

在人类中，细胞大小可以相差100多倍，从微小的红细胞到巨大的神经元。然而，在每种细胞类型中，与标准大小的偏差非常小。在酵母研究中，麻省理工学院的研究人员将细胞培养到正常大小的10倍，发现它们的DNA无法满足产生足够蛋白质来维持正常细胞功能的需求。

此外，研究人员发现，这种蛋白质的缺乏导致细胞进入一种称为衰老的未分裂状态，这表明细胞会随着年龄的增长而衰老。

“有许多假设试图解释衰老为什么会发生，我认为这些数据为衰老提供了一个美丽而简单的解释，”凯瑟琳和安吉莉卡阿蒙说，他们是柯蒂斯生物系的大理石教授。科赫综合癌症研究所成员。

阿蒙是这项研究的高级作者，该研究发表在2月7日的《细胞》网络版上。麻省理工学院的博士后Gabriel Neurohr是这篇论文的第一作者。

太大的

为了探索为什么细胞大小受到如此严格的控制，研究人员可以通过修改对细胞分裂至关重要的基因来阻止酵母细胞分裂，使其在一定温度下关闭。这些细胞继续生长，但它们不能分裂，也不能复制自己的DNA。

研究人员发现，随着细胞的膨胀，他们的DNA和蛋白质构建机器无法满足如此大的细胞的需求。这种不能产生足够蛋白质的现象导致了细胞质的稀释和细胞分裂的破坏。研究人员认为，当细胞过大时，许多其他依赖于细胞分子的发现和相互作用的基本细胞过程也可能受到损害。

“理论模型预测，稀释细胞质会降低反应速度。每一个化学反应都会发生得更慢，一些蛋白质的一些阈值浓度可能达不到，所以一些反应永远不会发生，因为浓度很低，”Neurohr说。

研究人员研究表明，拥有两套染色体的酵母细胞在衰老前的生长速度只能是只有一套染色体的酵母细胞的两倍，这表明细胞中DNA的数量是细胞容量的限制因素。成熟点吧。

对人类细胞的实验也产生了类似的结果：在对人类成纤维细胞的研究中，研究人员发现，迫使细胞生长到过大的尺寸(正常尺寸的8倍)会破坏许多功能，包括细胞分裂。

与年龄相关的疾病

阿蒙说，过度生长可能在衰老的发展中发挥了主要作用，衰老发生在许多类型的哺乳动物细胞中，被认为是导致年龄相关的器官功能障碍和慢性年龄相关疾病的原因。

衰老细胞通常比年轻细胞大。这项研究表明，不受抑制的细胞生长会导致衰老，这为这一观察提供了一种可能的解释。人体的细胞在一生中往往会轻微增长，因为每次细胞分裂时，都会检查DNA损伤。如果发现任何细胞，修复后就会停止分裂。在每一次延迟中，细胞都有轻微的生长。

“在细胞的整个生命周期中，你进行的分裂越多，你遭受这种伤害的可能性就越高，随着时间的推移，细胞会越来越大，”阿蒙说。“最终，它们变得如此之大，以至于开始稀释对扩散至关重要的关键因素。”

一个尚未解决的问题是不同类型的细胞如何保持其细胞类型的适当大小，研究人员现在希望进一步研究它。

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