Znanstvenika Ying Gu in Snezhana Oliferenko sta v publikaciji Nature Communications predstavila vpliv celične morfologije na kvaliteto celične delitve. Še posebej sta se osredotočila na sposobnost celic, da ohranjajo razmerje med dolžino in širino. S spreminjanjem kemijskih in fizikalnih parametrov ter opazovanjem odzivov sta poglobila vpogled v natančno uravnan proces razmnoževanja celic.

Citokineza je zaključna faza v procesu celične delitve in predstavlja fizično razdelitev materinske celice na dve hčerinski celici. Delitev se prične s podvojitvijo genetskega materiala. Celica se v nadaljevanju ob signaliziranju različnih molekulskih modulatorjev, protein-kinaz, raztegne. V zadnjem koraku se bodisi z uvihanjem plazmaleme bodisi s pomočjo delitvenega vretena razdeli na ločeni podenoti.

Na nivoju celice sta glavni gonili izmenjave snovi in s tem determinanti uspešnega metabolizma pasivna in pospešena difuzija. Da celični aparat, razvit tekom evolucije, ohranja svojo funkcijo, mora biti izmenjava snovi celice z okoljem skozi generacije čim bolj konstantna. To pa je neposredno pogojeno z obliko celice glede na razpoložljiva hranila v okolju. V primeru pomanjkanja hranilnih snovi so se celice primorane tekom celičnih delitev fizično zmanjšati.

Znanstvenika sta se v iskanju mehanizma celičnega zmanjševanja osredotočila na dve vrsti kvasovk paličaste oblike, ker sta morfološko najprimernejši za ugotavljanje simetrije pri celični delitvi. Modelne organizme sta gensko spremenila tako, da sta mutirala gene za zapis proteinov, ki so odgovorni za signalizacijo in izvedbo citokineze. Povzročila sta, da se geni za proteine ob temperaturnem šoku ali energijskih spremembah v okolju niso izrazili.

Mutacija se je v temperaturno ali energijsko stresnem okolju odrazila v asimetrični delitvi celic. Nastale manjše celice so preživele in nadaljevale s simetrično celično delitvijo. Raziskovalca je zanimalo, kaj omogoča celicam takšno spremenljivo polarizacijsko rast. Z uporabo fluorescenčnih značk sta potrdila, da je za to odgovoren majhen protein GTPaza Cdc42, ki se v stresnih situacijah zgosti na določenih mestih v celici. To omogoči celici, da ob asimetričnih delitvah ohrani pravilno velikostno razmerje.

Toda, ali je za preživetje celic ob spremenjeni velikosti res ključno ohranjeno velikostno razmerje?  Da bi dokončno potrdila smiselno hipotezo, sta znanstvenika ustvarila mutante kvasovk, ki niso imeli proteina GTPaza CDC42. Slednje sta vstavila v kanale mikrofluidnega čipa. Tovrstni čip predstavlja cevka premera sedem do deset mikrometrov, narejena iz inertnega in netoksičnega silikonskega olja. Celice so bile tako ob delitvi prisiljene v linearno podaljševanje in ohranjena paličasta oblika je zadoščala za pravilno citokinezo.

Odkritje odstira novo dimenzijo razmnoževanja celic in tako genetskim mehanizmom ob bok postavlja zanimiv fiziološki aspekt.

http://www.nature.com/articles/s41467-018-08218-2.pdf

Asimetričen sestavek znanstvene simetrije je ekstrapoliral vajenec Erazem.