6.11
细胞大小是大多数基本过程(如营养物质运输)中的一个关键因素。
在异常大的细胞中,营养物质需要移动更长的距离才能扩散到整个细胞。因此,营养物质的扩散速度变慢,导致细胞因营养缺乏而死亡。
因此,健康的细胞在细胞周期检查点(通常在G1/S期转换或G2/M期转换)调控其生长。
这些检查点使细胞能够监测其大小并调控细胞分裂的时机,从而确保子代细胞具有稳定的大小——这一现象称为大小稳态。
单细胞生物(如酵母)常被用作模式生物来研究大小稳态。
一种芽殖酵母细胞通过不对称分裂,产生一个较大的母细胞和一个较小的子细胞。
较大的母细胞迅速生长至其临界大小,并在G1/S期转换时通过细胞大小检验点。
相比之下,较小的子细胞需要达到较大的尺寸差距,因此在G1期花费更长时间进行生长。
在G1期早期,促进细胞周期的转录因子蛋白复合物SBF和MBF通常与一种称为Whi5的阻遏蛋白结合并受到其抑制,从而阻止细胞周期的进程。
细胞周期的重新激活依赖于一种称为 Cln3 的细胞大小感应蛋白,这是一种 G1 期周期蛋白,其浓度随细胞大小的增加而成比例上升。
当细胞达到其目标大小时,Cln3 会达到临界浓度,并与周期蛋白依赖性激酶-1(Cdk1)形成复合物,后者是促进细胞周期相关因子的关键激活剂。
活化的 Cln3-Cdk1 复合物随后在多个位点磷酸化 Whi5,从而释放具有活性的 SBF 和 MBF 转录因子,进而激活与芽体起始和 DNA 复制等重要过程相关的 G1/S 期转换基因。
这些转变事件的激活使细胞能够通过大小检查点,并继续推进细胞周期的其他阶段。
细胞大小是影响细胞设计、功能和适应性的重要因素。 存在一些内部协调,细胞通过这种协调在分裂前将其质量加倍,从而实现体内平衡。 细胞生长和增殖之间的协调取决于细胞周期阶段之间的检查点。 检查点机制失去协调或失败会导致细胞生长失控和细胞功能丧失。 就像协调细胞生长的分裂细胞一样,成人的非分裂细胞根据其代…