Alla levande celler, från enkla jästsvampar till mänskliga hjärnceller, reglera deras tillväxthastighet och deras slutliga storlek och form. Hur de gör detta, dock, är ett av biologins grundläggande mysterier.

En ny studie, publicerad 28 december i Aktuell biologi , avslöjar ett komplext nätverk av signaler och återkopplingsslingor som styr både celltillväxt och storlek i jäst. I hjärtat av nätverket finns ett proteinkomplex som kallas TORC2, som är störd i många cancerceller.

"En av de mest universella defekterna i cancer är avvikande cellstorlek och form. Det är vad patologen letar efter, och ju värre defekterna är, desto sämre prognos, " förklarade Douglas Kellogg, professor i molekylär, cell, och utvecklingsbiologi vid UC Santa Cruz och motsvarande författare till studien.

Jäst är en relativt enkel organism, ändå fungerar det på samma grundläggande sätt som mänskliga celler. Samma signalnätverk som kontrollerar celltillväxt i jäst tros också fungera i mer komplexa organismer, inklusive människor.

"Fundamentala upptäckter i jäst är direkt tillämpliga på människor, " sa Kellogg. "Om vi ​​kan förstå hur tillväxtkontroll fungerar i normala celler, och hur det går fel i cancerceller, vi skulle potentiellt kunna utnyttja den kunskapen för att döda cancerceller."

Den nya studien tittade på hur celltillväxt och storlek begränsas av tillgången på näringsämnen. I tidigare arbeten, Kelloggs team hade identifierat ett protein som krävs för näringsmodulering av cellstorlek. Ytterligare undersökningar visade att detta sker genom proteinets effekter på TORC2-signalnätverket.

Leds av förstaförfattarna Rafael Lucena och Maria Alcaide-Gavilán, båda postdoktorala forskare i Kelloggs labb, teamet använde en mängd olika tekniker för att räkna ut detaljerna om hur molekylära signaler förmedlas genom detta nätverk, gör det möjligt för cellen att reagera på förändrade näringsnivåer. En nyckelroll i denna process spelas av ceramider, som är byggstenar för strukturella molekyler i cellmembranet. Studien fann att ceramidberoende signaler styr både cellstorlek och tillväxthastighet.

"Samma signaler styr tillväxthastighet och cellstorlek, vilket förklarar varför cellstorleken är proportionell mot tillväxthastigheten som bestäms av tillgången på näringsämnen, " sa Kellogg.

Ytterligare arbete behövs för att klargöra vissa detaljer i signalnätet och utforska dess effekter i hela cellen. Kellogg är också ivriga att tillämpa de nya rönen på studier av mänskliga celler.

Han noterade att i avancerade biologiläroböcker, avsnittet om celltillväxt är vanligtvis bara en sida långt, och cellstorlek behandlas i ett kort stycke. "Vi vill skriva ett helt nytt kapitel om celltillväxt och storlek för läroböckerna, " sa Kellogg.