O wypustkach i spoufalaniu się komórek drożdży
Spotykający się mężczyzna i kobieta zwykle bardzo szybko orientują się, czy wydają się sobie pociągający i wydaje się, że u drożdży dzieje się podobnie. Wyniki nowych badań, przeprowadzonych przez brytyjskich i kanadyjskich naukowców pokazują, że komórki drożdży podejmują decyzję o parzeniu się w ciągu dwóch minut od spotkania. Odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Nature, mogą okazać się przydatne naukowcom badającym sposób rozwoju komórek nowotworowych i macierzystych. Drożdże, jednokomórkowe drobnoustroje, są często wykorzystywane do badania sposobu funkcjonowania komórek. Zwykle rozmnażają się bezpłciowo w toku procesu zwanego pączkowaniem, który polega na tym, że część komórki zostaje oderwana i rozwija się w identyczną komórkę. Jednak czasami komórki drożdży rozmnażają się płciowo poprzez parzenie się. Dzieje się tak, kiedy od głównej komórki oddzieli się jedna komórka każdej płci, które następnie łączą się ze sobą, parzą się i ponownie rozdzielają. Ten proces wiąże się z wytworzeniem guzka zwanego wypustką, który jest wykorzystywany przez komórki do łączenia się ze sobą. Proces wytwarzania wypustek zabiera około dwóch godzin. Zespół naukowców z Imperial College w Londynie i Uniwersytetu Edynburskiego w Wlk. Brytanii oraz z Université de Montréal i Uniwersytetu McGill w Kanadzie, odkrył, że decyzja komórek drożdży o parzeniu się jest kontrolowana przez zmianę chemiczną w jednym z białek. Zmiana ta zachodzi w ciągu dwóch minut od momentu wykrycia przez komórkę obecności feromonu wytworzonego przez komórkę płci przeciwnej. Naukowcy odkryli, że stężenie feromonu wokół komórki drożdży musi być znaczne, aby zainicjować proces parzenia się. Jeżeli ten poziom nie zostanie osiągnięty, komórka będzie dalej rozmnażać się bezpłciowo. "Wytwarzanie wypustek to niezwykle energochłonny proces dla komórek drożdży" - wyjaśnia dr Vahid Shahrezaei z Imperial College w Londynie. "Sądzimy, że ten proces przełączania się przy pewnym stężeniu feromonu mógł pojawić się w celu zapewnienia przygotowania komórek do rozmnażania płciowego tylko wówczas, kiedy partner jest wystarczająco blisko i jest zdolny do parzenia się." Naukowcy wykorzystali model matematyczny do zbadania, w jaki sposób chęć parzenia się jest włączana i wyłączana w komórkach drożdży. Obejmuje on wykorzystanie danych doświadczalnych na temat stężeń feromonów wokół komórki drożdży oraz różnych białek o kluczowym znaczeniu dla rozpoczęcia procesu. Zdaniem dr Shahrezaei'a: "Komórki drożdży żyją w bardzo hałaśliwym środowisku, bowiem otoczone są różnymi substancjami chemicznymi, w tym feromonami i pokarmem, a ich własny mechanizm wewnątrzkomórkowy wytwarza mnóstwo biomolekuł, które wchodzą ze sobą w interakcje. Chcieliśmy przekonać się, w jaki sposób komórki odnajdują się w tym hałaśliwym środowisku i orientują, co dzieje się na poziomie molekularnym, aby podjąć istotną decyzję, jaką jest parzenie się." "Łącząc doświadczenia i modelowanie matematyczne, które uwzględnia wiele różnych czynników byliśmy w stanie dokładnie wykazać, co dzieje się we wnętrzu komórki drożdży, aby skłonić ją do podjęcia decyzji o parzeniu się z inną komórką. Wykazaliśmy również, że mechanizm, który skłania komórkę do podjęcia decyzji jest niezwykle silny, co oznacza, że nie wpływa na niego hałas molekularny w środowisku" - dodaje. Naukowcy są przekonani, że ich model matematyczny można by wykorzystać w opracowywaniu nowych leków i metod leczenia, gdyż umożliwia on wykrywanie czynników prowadzących do zmian w komórkach, na przykład przekształcenia normalnej komórki w nowotworową. W komórkach drożdży i ssaków występuje wiele takich samych białek, które biorą udział w reakcji łańcuchowej, aby doprowadzić do zmian w komórce. "Mimo iż drożdże różnią się w sposób zasadniczy od ludzi na poziomie molekularnym i komórkowym, to mamy wiele wspólnego" - stwierdza naczelny autor artykułu, dr Stephen Michnick z Université de Montréal. "Te same molekuły, które prowadzą do decyzji o przełączeniu się w przypadku drożdży, występują w bardzo podobnych formach w komórkach człowieka." Decyzje o zmianie, podobne do tych podejmowanych przez drożdże, mają miejsce w komórkach macierzystych w czasie rozwoju embrionalnego, a w przypadku nowotworów stają się dysfunkcyjne."
Kraje
Kanada, Zjednoczone Królestwo
