物理学家发现细胞器随机爆发生长

真核细胞——构成我们所知的大多数生命的细胞，包括所有动物、植物和真菌——是高度结构化的物体。这些细胞组装并维持它们自己更小的内部部分：膜结合的细胞器，如存储遗传信息的细胞核，或产生化学能的线粒体。但是，关于它们如何将自己组织成这些空间隔间，还有很多东西有待了解。

圣路易斯华盛顿大学的物理学家进行了新的实验，表明真核细胞可以有力地控制细胞器大小的平均波动。通过证明细胞器大小服从科学家们理论上预测的普遍比例关系，他们的新框架表明细胞器从有限的构建块池中随机爆发生长。

该研究于1月6日发表在《物理评论快报》上。

“在我们的工作中，我们认为细胞器的生长步骤——远非有序的‘一砖一瓦’组装——是随机爆发的，”艺术与科学学院物理学助理教授ShankarMukherji说。

“这种爆发从根本上限制了控制细胞器大小的精度，但也将细胞器大小的噪音保持在一个狭窄的窗口内，”Mukherji说。“爆发式生长提供了一种通用的生物物理机制，细胞可以通过该机制平均维持可靠但可塑的细胞器大小。”

细胞器必须足够灵活，以允许细胞根据环境需要生长或收缩。尽管如此，细胞器的大小仍必须保持在一定范围内。生物学家之前已经确定了调节细胞器大小的某些分子因素，但这项研究为细胞器大小控制的定量原则提供了新的见解。

虽然这项研究使用芽殖酵母作为模式生物，但该团队很高兴探索这些组装机制如何在不同物种和细胞类型中得到利用。Mukherji说，他们计划研究这些稳健模式可以教会我们如何利用细胞器组装进行生物工程应用，以及如何在疾病背景下发现细胞器生物发生中的缺陷。

“细胞器大小稳健性的模式在出芽酵母和人类iPS细胞之间共享，”Mukherji说。“产生这些爆发的潜在分子机制尚未完全阐明，很可能是细胞器特异性和潜在物种特异性的。”