发现用于藻类大小控制的细胞计数机制 与癌症遗传学有关

Donald Danforth植物科学中心的准成员James Umen博士及其同事发现了一种能够使单细胞绿藻Chlamydomonas计数细胞分裂的蛋白质，这一过程对其细胞保持最佳大小至关重要。 。这项研究结果于3月25日发表在一篇名为“在衣原体中新的细胞周期蛋白依赖性激酶，将细胞大小与细胞分裂相结合”的论文发表在开放获取期刊eLife中。Umen和他的团队包括主要作者，博士后科学家Yubing Li和研究生Dianyi Liu，他们发现了一种名为CDKG1的“sizer”蛋白，它可以帮助Chlamydomonas统计细胞分裂。

与细胞增殖的教科书范例不同，细胞增殖的大小加倍，然后立即分裂成两个新的女儿，衣藻和许多绿藻亲属的细胞在开始分裂之前可以放大十倍以上。

“如果他们只是在增长过大之后只分裂一次，他们就会继续变大，最终会长大并死亡，”Umen说。“ Chlamydomonas通过连续几次快速分裂直到其子细胞减少到适当大小然后准备再次开始生长来解决这个尺寸控制问题。难题是衣藻母细胞如何确定它们的大小并计算出适当的数量。分裂数量。“

该论文描述了细胞在即将开始分裂之前产生有限量CDKG1的过程。最初，CDKG1的浓度很高，但每一轮的分裂，其中一些被分解，其余部分被分成女儿，每个女儿接受的母亲CDKG1不到一半。到最后一轮分裂时，每个细胞的CKDG1数量已降至几乎检测不到的水平。

研究小组发现，分裂前细胞生长的越大，产生的CDKG1越多，分裂的次数就越多。基于这些观察结果，Umen和同事假设CDKG1可能像一个计量器或标尺，使细胞能够通过将CDKG1的量与母细胞大小相结合来计算出适当数量的分裂。因此，作者发现，当细胞不能产生CDKG1时，它们会过早地停止分裂并最终变得过大，当细胞被迫产生过量的CDKG1时，它们会经历额外的分裂而变得太小。

细胞分裂和大小控制是藻类生物量特性的基础，其操作对提高下一代藻类生物燃料作物的产量至关重要; 但CDKG1的发现以及它如何帮助细胞计数分裂的影响远远超出了发现它的绿藻。作者发现，CDKG1类似于一种名为CDK4 / 6的人类蛋白质，可刺激细胞增殖，其活性在癌症中经常被错误调节。直到最近，人们认为CDK4 / 6样蛋白仅限于复杂的多细胞生物，如动物。在单细胞藻类中寻找与CDK4 / 6类似的蛋白质不仅迫使人们重新思考这些蛋白质在进化过程中何时以及如何产生，而且为研究细胞分裂的遗传机制开辟了新的机会。 比以前想象的更深层次的控制。