实验室研究解决了教科书上的问题细胞如何知道它们的大小

　　多年来，科学家们一直在寻找细胞如何测量它们的大小。细胞大小很重要。它调节生长中的有机体细胞分裂。当显微结构的尺寸加倍时，它们就会分裂。一个细胞变成两个细胞。两个细胞变成四个细胞。这个过程不断重复，直到一个有机体有足够的细胞。然后它就停止了。或者至少应该是这样。
　　让科学家们困惑的是，是什么导致细胞分裂在正确的时间停了下来。这个问题除了是教科书上的问题外，还涉及到严重的医学挑战：细胞停止过早分裂会导致生长中的有机体出现缺陷。不受控制的细胞生长会导致癌症或其他疾病。
　　达特茅斯（Dartmouth College）的一项研究，通过反向解决问题的方法，为这个问题提供了一个新的答案：这项研究的重点是通过分裂来缩小其大小的大型细胞，直到形成足够的细胞进入其他发育阶段。
　　＂早期胚胎是研究细胞大小的理想场所。达特茅斯大学生物学助理教授、首席研究员阿曼达·阿莫迪奥说，＂我们工作的细胞是眼睛可以看到的卵细胞。它们不需要在分裂前生长，所以我们可以观察到在成体细胞中模糊的连接。＂
　　在研究中，一定数量的蛋白质组蛋白H3在受精前被加载到胚胎中，并随着胚胎分裂成更多的细胞而被消耗殆尽。当组蛋白被消耗以适应不断增长的细胞核数量时，它们释放出Chk 1酶，与另一种蛋白质CDC 25结合，以阻止细胞的增殖。
　　这项研究是技术性的，但其机制相对简单：随着组蛋白H3在生长的细胞中消失，终止酶Chk 1发现并使触发细胞周期进展的蛋白质(CDC 25)失效。
　　达特茅斯的博士后Yuki Shindo说：＂我们的研究结果的关键是想出一种可能性，那就是异常大量的组蛋白H3可能会被注入停止酶。＂他是这篇论文的第一作者，也是达特茅斯的博士后研究员。＂一旦我们注意到这一点，我们就能够在我们的活体试管中测试这个想法，即果蝇卵。＂
　　这项新的研究建立在早期的研究基础上，这些研究发现，基因组的大小和细胞的大小之间存在着生物常数。研究人员知道，一旦达到一个平衡点，细胞就会停止复制，但不知道细胞如何决定这一比例。
　　为了找到这个长期存在的问题的答案，研究小组对果蝇卵进行了研究。由于与其他细胞相比，它们的体积很大，所以研究小组能够从不同的角度来观察细胞周期。
　　研究人员说：＂我们已经研究了很多年，一旦我们认识到H3与DNA和Chk 1直接相互作用，这项工作进行得很快。一切都是第一次起作用，这是这个假说正确的好迹象。＂
　　由于控制细胞分裂的同一分子--组蛋白H3、CD 25和Chk 1--都是在癌症和其他疾病中发现的，这项发现可以帮助研究人员寻找与发育和疾病有关的问题的答案。
　　＂我们最初好奇的是一个基本的生物学问题，那就是细胞＂在一个成长中的卵子里，决定在正确的时间停下来，＂Shindo说，＂我们现在感到兴奋的是，我们的发现可能对疾病等更广泛的背景也有重要的影响。＂
　　更多内容：Yuki Shindo et al, Excess histone H3 is a competitive Chk1 inhibitor that controls cell-cycle remodeling in the early Drosophila embryo, Current Biology (2021). DOI: 10.1016/j.cub.2021.03.035