Клетки координируют рост и пролиферацию

Размер клеток является решающим фактором в большинстве фундаментальных процессов, таких как транспортировка питательных веществ.

В аномально большой клетке питательные вещества должны перемещаться на большие расстояния, чтобы распространиться по всей клетке. В результате диффузия питательных веществ становится медленной, в результате чего клетка погибает от пищевого голодания.

Таким образом, здоровая клетка регулирует свой рост на контрольных точках клеточного цикла – обычно при фазовом переходе G1/S или фазовом переходе G2/M.

Эти контрольные точки позволяют клетке контролировать свой размер и регулировать время деления клеток, тем самым гарантируя, что дочерние клетки имеют постоянный размер – явление, называемое размерным гомеостазом.

Одноклеточные организмы, такие как дрожжи, часто используются в качестве модельных организмов для изучения размерного гомеостаза.

Почковающаяся дрожжевая клетка делится асимметрично, образуя более крупную материнскую клетку и меньшую дочернюю клетку.

Более крупная материнская клетка быстро вырастает до своего критического размера и проходит контрольную точку размера при фазовом переходе G1/S.

Напротив, меньшая дочерняя клетка имеет большой разрыв в размерах для достижения и поэтому тратит больше времени на рост в фазе G1.

На ранней фазе G1 белковые комплексы SBF и MBF, факторы транскрипции, способствующие клеточному циклу, обычно связываются и ингибируются белком-репрессором под названием Whi5, тем самым предотвращая переход клеточного цикла.

Реактивация клеточного цикла зависит от сайзерного белка под названием Cln3, циклина G1, концентрация которого увеличивается пропорционально размеру клетки.

Когда клетка достигает своего целевого размера, Cln3 достигает критической концентрации и образует комплекс с циклин-зависимой киназой-1 или Cdk1, ключевым активатором факторов, способствующих клеточному циклу.

Затем активный комплекс Cln3-Cdk1 фосфорилирует Whi5 в нескольких сайтах, высвобождая активные транскрипционные факторы SBF и MBF, которые запускают гены фазового перехода G1/S, участвующие в жизненно важных процессах, таких как инициация почек и репликация ДНК.

Активация этих событий перехода позволяет ячейке пройти контрольную точку размера и перейти через другие стадии клеточного цикла.