Как бактерии координируют деление и репликацию ДНК

Новая теоретическая модель, предложенная учёным из Гарварда, может помочь решить загадку того, как бактериальные клетки согласуют критические для деления процессы, такие как репликация ДНК, и как бактерии "понимают", когда делиться.

Традиционно считалось, что деление клетки запускается при достижении ею определённого размера. Новая модель, описанная Ариэлем Амиром, доцентом прикладной математики и физики, в статье в Physical Review Letters, предполагает, что клетки координируют репликацию ДНК не по размеру, а по тому, насколько они выросли за определённое время.

Ранние исследования 1960-х годов показали, что репликация ДНК начинается, когда клетки достигают критического размера. Однако более поздние работы выявили корреляцию между размером бактерии при рождении и её размером при делении (меньшие бактерии давали меньших потомков, и наоборот), что указывало на измерение другого параметра.

Модель Амира примиряет эти две картины. Он предполагает, что клетки стремятся добавить определённый объём от момента инициации репликации ДНК до следующего акта репликации. Таким образом, клетке нужно измерить не абсолютный размер, а разницу в объёме, что проще реализовать биохимически.

Гипотетический механизм может быть похож на описанный в 1970-х годах: белок с постоянной концентрацией в клетке производит новые копии пропорционально увеличению объёма. Пороговое значение количества новых копий позволяет клетке "засечь" нужный прирост объёма и запустить репликацию.

Понимание этих принципов регуляции размера открывает дверь к более общему вопросу о том, как клетки координируют все внутренние биологические процессы.