Para peneliti menemukan bahwa sinyal mekanis adalah akar dari keputusan kematian sel

Pada banyak spesies termasuk manusia, sel yang bertanggung jawab untuk reproduksi, dan sel germinal, seringkali sangat berhubungan dan berbagi sitoplasma. Pada cacing hermafrodit Caenorhabditis elegans, hingga 500 sel germinal dihubungkan bersama di gonad, jaringan yang menghasilkan telur dan sperma. Sel-sel ini disusun di sekitar ‘bagian’ sitoplasma pusat dan pertukaran bahan sitoplasma yang mendorong pertumbuhan sel, dan pada akhirnya menghasilkan telur yang siap untuk pembuahan.

Dalam studi sebelumnya, peneliti menemukan bahwa gonad dari bakteri gesit menghasilkan lebih banyak kuman Sel Terlalu banyak dan hanya setengahnya yang tumbuh menjadi telur, sedangkan sisanya menyusut dan mati karena apoptosis fisiologis. Kematian sel terprogram Itu terjadi pada organisme multisel. Sekarang, para ilmuwan dari Pusat Bioteknologi TU Dresden (BIOTEC), Institut Max Planck untuk Biologi dan Genetika Sel Molekuler (MPI-CBG), dan kelompok Life Physics Excellence (PoL) di TU Dresden, Institut Max Planck untuk Fisika Sistem Kompleks (MPI) -) PKS), Flatiron Institute, New York, dan University of California, Berkeley, menemukan bukti untuk menjawab pertanyaan tentang apa yang memotivasi keputusan takdir sel antara hidup dan mati di germline.

Studi sebelumnya mengungkapkan dasar genetik dan sinyal biokimia yang menyebabkan kematian sel fisiologis, tetapi mekanisme yang menentukan dan memulai apoptosis pada sel germinal masih belum jelas. Ketika sel germinal matang di sepanjang gonad nematoda, mereka pertama kali tumbuh secara massal secara homogen dalam ukuran dan volume. Dalam studi yang baru saja dipublikasikan di Fisika AlamIlmuwan telah menunjukkan bahwa pertumbuhan homogen ini tiba-tiba berubah menjadi pertumbuhan heterogen karena beberapa sel membesar dan beberapa sel mengecil.

Peneliti Nicholas Chartier di Stefan Grill, rekan penulis pertama studi tersebut, menjelaskan, “Dengan analisis yang cermat terhadap volume sel germinal dan aliran materi sitoplasma pada cacing hidup dan melalui pengembangan pemodelan teoretis, kami mengidentifikasi ketidakstabilan hidraulik yang menyebabkannya diperkuat. Ini meningkatkan ukuran beberapa sel benih dengan mengorbankan yang lain yang menyusut. Ini adalah fenomena yang dapat dibandingkan dengan ketidakstabilan dua balon, yang dikenal oleh fisikawan. Ketidakstabilan seperti itu muncul ketika dua balon karet dipompa secara bersamaan dalam mencoba untuk mengembang bersama-sama. Hanya balon yang lebih besar yang akan mengembang, Karena tekanan internalnya kurang dari balon yang lebih kecil, sehingga lebih mudah untuk mengembang. ”

Inilah yang Anda mainkan dalam memilih Sel germinal: Perbedaan tekanan ini cenderung mengganggu kestabilan pembentukan simetris dari ukuran yang sama dari sel germinal, yang disebut ketidakstabilan hidraulik, yang mengarah pada pertumbuhan sel germinal yang lebih besar dengan mengorbankan sel yang lebih kecil. Dengan tulisan cepat buatan kuman Volume sel dengan pemompaan panas (metode FLUCS: aliran sitokin yang diinduksi oleh cahaya terfokus), tim menunjukkan bahwa volume sel yang berkurang menyebabkan pengusiran dan kematian mereka, yang menunjukkan bahwa setelah sel berada di bawah ukuran kritis, apoptosis diinduksi dan sel mati. .

Dengan menggunakan pencitraan confocal, para peneliti dapat memotret seluruh organisme cacing hidup untuk menerima gambaran yang komprehensif dan akurat tentang volume semua sel gonad, serta pertukaran cairan antar sel. Stefan Grill, juru bicara Group of Excellence in Life Physics (PoL) dan pengawas pekerjaan interdisipliner, menambahkan, “Hasil ini sangat menarik karena mengungkapkan bahwa keputusan hidup dan mati dalam sel adalah mekanis dan terkait jaringan. Mereka membantu untuk memahami bagaimana organisme secara otomatis memilih. “Sel yang akan menjadi telur. Selain itu, penelitian ini adalah contoh lain dari kolaborasi yang sangat baik antara ahli biologi, fisikawan dan matematikawan di Dresden.”