合成生物催化剂   摘译自:

https://www.nature.com/articles/s41564-020-0717-x

 

细胞种群研究中总结出的生长规律对协调细胞生长的机制提供了必要的约束。细菌细胞周期研究的基础依赖于50多年前提出的两条相互关联的定理:将细胞质量与生长速率联系起来的Schaechter–Maaloe–Kjeldgaard生长法则,以及Donachie提出的独立于生长速率的起始质量假说。这些定理引导人们努力去了解它们的分子基础和生理后果。虽然上述法则在细胞群落快速生长(即倍增时间小于1小时)的情况下被广泛接受,但将其拓展到慢速生长的情况时,上述两个法则就不再能够同时完美契合。在近日的一项研究中,中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员对大肠杆菌细胞生长和细胞周期的定量关系进行了系统的研究,该研究成果《General quantitative relations linking cell growth and the cell cycle in Escherichia coli518日发表在Nature Microbiology杂志上。通讯作者为中国科学院深圳先进技术研究院刘陈立研究员。

在本文中,研究人员通过对大肠杆菌在很大范围的不同生长速度下的细胞周期进行了定量生理学研究。他们选用了大肠杆菌MG1655,在32种不同培养基中进行生长测试。研究结果显示,无论是慢速生长模式还是快速生长模式,上述两种教条的法则都不能完美适用。取而代之的结果是,在不同生长速率范围内,他们发现了细胞质量与染色体复制-分离速率之间的线性关系。提出了一个新的适用于不同生长速率的“个体生长分裂方程”:𝒎=𝒎𝟎𝝀𝑪+𝑫。该结果显示群体的平均细胞质量与𝝀𝑪+𝑫)是成比例的。其中𝝀表示细胞生长,𝑪+𝑫与染色体复制和分离时间相关。这些关系促使研究人员提出了一种积分-阈值模型,其中细胞周期是由分裂许可过程控制的,其速率以一种简单的方式与染色体动力学相关。这些结果为预测性理解细胞生长-细胞周期关系提供了定量基础。

(汪庆卓 摘译)


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