Ученые выявили биологические молекулы, изменение концентрации которых под действием половых гормонов приводит к быстрому запуску механизма полового размножения у дрожжей и полагают, что аналогичные механизмы могут лежать в основе формирования раковых клеток или перепрограммирования стволовых клеток в организме человека, сообщается в статье исследователей.
Авторы исследования в своей работе пытались выяснить, какой именно молекулярный механизм лежит в основе полового размножения дрожжей. Дело в том, что чаще всего размножение дрожжей происходит простым почкованием - разделением клетки на две совершенно одинаковые половины, каждая из которых продолжает в дальнейшем самостоятельную жизнь. Этот чрезвычайно быстрый процесс лежит в основе приготовления пышного дрожжевого теста.
Тем не менее, в некоторых, гораздо более редких случаях дрожжи могут размножаться и половым путем, в ходе чего две разные клетки дрожжей объединяются в одну, обмениваются своим генетическим материалом и вновь расходятся как две независимые клетки. Для запуска процесса полового размножения клеткам дрожжей необходимо развить у себя специальный узелок на поверхности, который способствует их слиянию. Этот энергетически чрезвычайно невыгодный процесс занимает у клеток около двух часов.
"Вероятно, в скором будущем (благодаря этой работе) мы сможем выявить аналогичные механизмы переключения активности человеческих клеток, объясняющие и позволяющие предсказать развитие человека в результате сложных процессов формирования различных тканей и проявление некоторых типов болезней из-за "поломки" этих механизмов переключения в клетках", - сказал один из авторов статьи профессор Стивен Мичник (Stephen Michnick) из Монреальского университета в Канаде, слова которого приводит пресс-служба Имперского колледжа Лондона.
Группа авторов показала, что решение о том, вступать ли в процесс полового размножения или продолжать делиться почкованием, клетки дрожжей принимают всего через две минуты после встречи с вероятным половым партнером. Это время существенно короче предыдущих оценок ученых. Оно определяется изменением в концентрации одного единственного белка внутри клеток дрожжей под действием феромона (полового гормона), выделяемого потенциальным партнером.
Чтобы прийти к подобным выводам, ученым потребовалось разработать сложную математическую модель, которая описывает огромный массив данных о концентрации белков, участвующих в репродукции внутри клеток дрожжей, о связывающих их силах и о концентрации феромонов в окружении клеток.
"Комбинирование экспериментальных данных и математического моделирования помогло нам показать, что именно происходит внутри клетки дрожжей и позволяет ей принять решение о совокуплении с другой клеткой. Мы показали, что этот механизм очень надежен и не подвержен влиянию большого количества других биологических молекул, всегда присутствующих в окружении дрожжей", - сказал соавтор публикации Вахид Шахрези (Vahid Shahrezaei), математик из Имперского колледжа Лондона.
Авторы исследования уверены, что их математическая модель может быть использована для изучения механизмов, заставляющих, например, стволовые клетки человека превращаться в клетки сердечной мышцы или костной ткани, а нормальные клетки - переходить в форму раковых. Это поможет разработать новые лекарства и методы лечения.
Тем не менее, в некоторых, гораздо более редких случаях дрожжи могут размножаться и половым путем, в ходе чего две разные клетки дрожжей объединяются в одну, обмениваются своим генетическим материалом и вновь расходятся как две независимые клетки. Для запуска процесса полового размножения клеткам дрожжей необходимо развить у себя специальный узелок на поверхности, который способствует их слиянию. Этот энергетически чрезвычайно невыгодный процесс занимает у клеток около двух часов.
"Вероятно, в скором будущем (благодаря этой работе) мы сможем выявить аналогичные механизмы переключения активности человеческих клеток, объясняющие и позволяющие предсказать развитие человека в результате сложных процессов формирования различных тканей и проявление некоторых типов болезней из-за "поломки" этих механизмов переключения в клетках", - сказал один из авторов статьи профессор Стивен Мичник (Stephen Michnick) из Монреальского университета в Канаде, слова которого приводит пресс-служба Имперского колледжа Лондона.
Группа авторов показала, что решение о том, вступать ли в процесс полового размножения или продолжать делиться почкованием, клетки дрожжей принимают всего через две минуты после встречи с вероятным половым партнером. Это время существенно короче предыдущих оценок ученых. Оно определяется изменением в концентрации одного единственного белка внутри клеток дрожжей под действием феромона (полового гормона), выделяемого потенциальным партнером.
Чтобы прийти к подобным выводам, ученым потребовалось разработать сложную математическую модель, которая описывает огромный массив данных о концентрации белков, участвующих в репродукции внутри клеток дрожжей, о связывающих их силах и о концентрации феромонов в окружении клеток.
"Комбинирование экспериментальных данных и математического моделирования помогло нам показать, что именно происходит внутри клетки дрожжей и позволяет ей принять решение о совокуплении с другой клеткой. Мы показали, что этот механизм очень надежен и не подвержен влиянию большого количества других биологических молекул, всегда присутствующих в окружении дрожжей", - сказал соавтор публикации Вахид Шахрези (Vahid Shahrezaei), математик из Имперского колледжа Лондона.
Авторы исследования уверены, что их математическая модель может быть использована для изучения механизмов, заставляющих, например, стволовые клетки человека превращаться в клетки сердечной мышцы или костной ткани, а нормальные клетки - переходить в форму раковых. Это поможет разработать новые лекарства и методы лечения.