Investigadores del Biozentrum de la Universidad han demostrado cómo las bacterias coordinan la división celular con la replicación de su material genético. En un estudio interdisciplinario explican por qué el concepto actual del ciclo celular bacteriano debe reescribirse. Los resultados se publicaron en eLife .
Cada célula viva crece y se divide, generando así una nueva descendencia. Este proceso también se conoce como el ciclo celular. Hablando estrictamente, describe una repetición periódica de dos ciclos coordinados: la duplicación de la información genética de una célula por un lado y la céluladivisión por el otro. Aunque el ciclo celular en las células de plantas y animales se ha dilucidado con bastante precisión en las últimas décadas, no ha quedado claro cómo estos dos procesos se coordinan en las bacterias.
la replicación del ADN controla la sincronización del ciclo celular
Aunque es natural pensar que el ciclo celular comienza con el nacimiento de la célula y termina con la siguiente división celular, la nueva investigación argumenta un cambio importante en este concepto. Sus hallazgos muestran que, en las bacterias, el ciclo celularcomienza y termina con el inicio de la replicación del ADN, con el evento de división celular que ocurre entre dos eventos de replicación del ADN.
Los investigadores, dirigidos por el Prof. Erik van Nimwegen en el Biozentrum de la Universidad de Basilea, utilizaron un enfoque altamente interdisciplinario que combina microfluídica, microscopía de lapso de tiempo automatizado, análisis sofisticado de imágenes y modelado computacional. Observaron el comportamiento de los individuos E. coli células durante largos períodos de tiempo y cuantificaron sistemáticamente múltiples variables que describen el crecimiento, la división celular y la replicación del ADN para miles de ciclos celulares en varias condiciones de crecimiento. Luego se aplicó el modelo computacional a estos datos para descubrir los mecanismos de control del ciclo celular.
"Nuestro modelo indica que el ciclo celular entra E. coli comienza con el inicio de la replicación del ADN, en cuyo punto comienzan a ejecutarse dos contadores diferentes; uno determina cuándo debe ocurrir la siguiente división celular y el otro determina cuándo debe ocurrir el próximo inicio de la replicación del ADN ", explica Thomas Julou, jefe de"Aunque aún no hemos identificado la base molecular de estos dos contadores, la biomasa producida desde el último reinicio del contador parece ser la variable que controla cuándo tienen lugar los próximos eventos de división y replicación".
Estudiar fluctuaciones para revelar mecanismos de control
En contraste con los enfoques clásicos de biología molecular en los que se analizan los efectos de las mutaciones, el estudio actual utiliza un nuevo enfoque en el que se utiliza el análisis de las fluctuaciones sutiles que exhiben las células en crecimiento para inferir cómo se controla el proceso subyacente
"Un desafío importante fue desarrollar métodos estadísticos para analizar la estructura de las correlaciones en las fluctuaciones de los parámetros del ciclo celular, como el tamaño de las células al nacer", dice Erik van Nimwegen. "Una nueva idea clave que desarrollamos es que, en cambiode buscar correlaciones entre variables, es más informativo identificar qué variables parecen fluctuar independientemente entre sí ". Este enfoque permitió a los científicos revelar el mecanismo de control del ciclo celular bacteriano, pero este método será generalmente aplicable al estudio de otrosprocesos biológicos y organismos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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