细菌如何控制它们的细胞周期

时间:2020-01-08 18:08 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

细菌如何控制它们的细胞周期

巴塞尔大学生物中心的研究人员展示了细菌是如何通过复制其遗传物质来协调细胞分裂的。在一项跨学科研究中,他们解释了为什么当前的细菌细胞周期的概念必须重写。研究结果发表在《eLife》杂志上。

每个活细胞生长和分裂,从而产生新的后代。这个过程也被称为细胞周期。严格地说,它描述了两个协调周期的周期性重复:一方面是细胞遗传信息的复制,另一方面是细胞分裂。虽然在过去的几十年里,植物和动物细胞的细胞周期已经被相当精确地阐明了,但这两个过程在细菌中是如何协调的仍然不清楚。

DNA复制控制着细胞周期的时间

尽管认为细胞周期从细胞的诞生开始,并以下一个细胞的分裂结束是很自然的,但新的研究认为这一概念有了重大转变。他们的发现表明,在细菌中,细胞周期开始和结束于DNA复制的开始,细胞分裂事件发生在两个DNA复制事件之间。

由巴塞尔大学生物中心的Erik van Nimwegen教授领导的研究人员采用了一种高度跨学科的方法,将微流体学、自动延时显微技术、复杂的图像分析和计算建模相结合。他们观察了单个大肠杆菌细胞在长时间内的行为,并对描述生长、细胞分裂和DNA复制的多个变量进行了系统的量化。然后对这些数据进行计算建模,以揭示细胞周期的控制机制。

“我们的模型表明,大肠杆菌的细胞周期始于DNA复制的开始,此时两个不同的计数器开始运行;一个决定下一次细胞分裂何时发生,另一个决定下一次DNA复制何时开始。“虽然我们还没有确定这两个计数器的分子基础,但自上次计数器复位以来产生的生物量似乎是控制下一次分裂和复制事件发生的变量”。

研究波动以揭示控制机制

与分析突变影响的经典分子生物学方法不同,目前的研究使用了一种新的方法,这种方法通过分析正常生长的细胞表现出的细微波动来推断潜在的过程是如何被控制的。

“一个主要的挑战是开发统计方法来分析细胞周期参数波动的相关结构,如出生时的细胞大小,”Erik van Nimwegen说。“我们开发的一个关键的新想法是,与其寻找变量之间的相关性,还不如识别出哪些变量看起来是独立波动的。”这种方法使科学家能够揭示细菌细胞周期的控制机制,但这种方法将普遍适用于研究其他生物过程和生物体。

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