如何保持体形对于繁殖成功至关重要

弗朗西斯克里克研究所和伦敦国王学院的新研究发现，细胞必须保持其形状和比例，才能通过细胞分裂成功繁殖。

该研究发表在Nature Communications上，揭示了鳞片的基本生物学基础，即细胞在生长或缩小时保持其比例。这一原则在整个生命中都可以看到，从单细胞到复杂的生物，但它的生物起源仍然是一个谜。

通过研究来自相关的日本血吸虫和粟酒裂殖酵母的酵母细胞，研究小组发现缩放在细胞分裂中起着至关重要的作用。为了通过细胞分裂成功繁殖，裂殖酵母细胞需要复制它们的DNA然后分裂中间以产生两个新细胞。新的研究表明，保持正确的形状对细胞找到分裂应该发生的“中间”至关重要。

裂殖酵母细胞通常是丸状的，并且尖端发送在中间相遇的分子信号。最新的研究发现，如果细胞太圆而且末端距离不够远，则信号会混淆，细胞无法分辨中间位置。当圆形细胞分裂时，它会偏离中心，这可能会撕裂DNA并杀死细胞或在一个细胞中留下两个DNA拷贝，而在另一个细胞中则没有。

Snezhka Oliferenko教授解释说：“如果一个部门在一个细胞中留下两个拷贝的DNA，那么没有DNA的那个将会死亡，而那个有两个拷贝的那个可能会在下一次分裂时产生问题，这在人体细胞中会导致癌症。”克里克和国王的研究组组长。“为了避免这种情况，分裂发生在正确的位置是至关重要的。我们发现细胞的形状决定了它将分裂的位置，突出了在细胞水平上扩展的关键功能。这有助于回答基因进化问题，为什么和当生物体的大小发生变化时，生物体将如何进化。“

当酵母细胞经过基因编辑或喂养限制饮食时，它们会在收缩时缩小以保存营养。

“我们发现日本血吸虫依赖于一种叫做rga4的基因来调节生长，因此当细胞收缩时细胞就会保持其形状，”主要作者，Gune Gu博士说，他是Snezhka实验室的博士后。“细胞只是分成相同形状的较细胞，能够像正常一样生存和繁殖。”

研究小组发现，当他们禁用rga4基因时，细胞失去了它们的扩展能力，所以它们变得太“胖”而且偏离了中心。然而，当这些遗传编辑的细胞在狭窄的通道中生长以保持它们变薄时，它们正常分裂。

“只要长宽比长度正确，日本血吸虫就可以准确地在中间分裂，并继续茁壮成长，”Snezhka说。“这是一个美丽的有机体研究，因为它允许我们测试基本的生物学原理，并获得清晰，优雅的结果。我们可以提出诸如'缩放有什么意义?'，'为什么细胞形状重要?'等问题。通过研究日本血吸虫和S. pombe等姐妹物种之间的异同，我们可以深入了解对生命本身至关重要的过程。“