生物学者はバクテリアの可能な最小サイズと最大サイズを発見しました

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Anonim
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アメリカの研究者たちは、原核細胞のサイズとその膜、細胞小器官、DNA、さまざまな種類のRNAおよびタンパク質の体積との関係を研究してきました。下限はゲノムによって決定され、上限はタンパク質合成の必要性の高まりであることが判明しました。この作品はISMEジャーナルに掲載されました。

今日、それらの行動に関与する主要な細胞内プロセスと細胞小器官はすでによく知られています-異なる生物と細胞に固有であり、それらの広大なグループに共通しています。しかし、彼らの仕事全体を理解することはまだ始まったばかりです-そのような分析は、ジョン・ドイルとトリ・ホーラーが率いるアメリカの研究者によって行われました。著者らは、細菌細胞の体積とその内容物との関係を調べました。

科学者が指摘しているように、バクテリアのサイズは5桁異なる可能性があり、この範囲の下限と上限は、細胞内にエネルギー、情報(ゲノム)、化学的および物理的プロセスを生み出す制限によって決定されます。細胞の体積は直線サイズよりもはるかに速く成長し、リボソーム、タンパク質、RNAの必要性はほぼ同じように増加しますが、DNAのサイズはそれほど急速には増加しません。染色体は最小の細胞で体積の大部分を占め、最大の細胞ではタンパク質とリボソームが主要な空間を占め始めます。

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細菌細胞のサイズの下限を決定する要因は、そのDNAのサイズと細胞膜のサイズです。したがって、著者が「裸の」膜を備えた原核細胞の可能な最小体積を約10〜21 m3と推定すると、実際のグラム陽性菌の場合は約10〜20になります。確かに、この予測は入手可能なデータとよく一致しています。今日知られている最も微細な細菌は、ほぼこの体積の細胞を持っています。

原核細胞の最大増加には限界があるため、タンパク質を生産するための機構を増やす必要があります。同じ増殖速度を維持するために、大きなバクテリアは小さなバクテリアよりもかなり多くのリボソームを必要とします。さらに、直線寸法の増加に伴い、リボソームの必要性は3度に比例して増加します。生物学者の計算が示すように、遅かれ早かれ、それは「リボソームの大惨事」に終わる可能性があり、細胞は原則として、必要なリボソームの全量を収容することができません。彼らの推定によると、この上限は10〜15 m3のレベルにあり、より大きなサイズに移動するには、セルは分割プロセスを遅くする必要があるため、競争に負けるか、新しい生態学的ニッチ(真核生物がしたように)。

しかし、著者によると、中程度のサイズの細菌細胞と、それらの中に残っている空きスペースは、それほど興味深いものではありません。このサイズの細胞に必要なゲノム、タンパク質、細胞小器官、膜の体積を正確に決定し、それらを実際の寸法と比較することができれば、何も占有していない、または占有していない体積を確立します。タンパク質とRNAの追加コピー-これは「不要な」スペースであり、細胞に適応性と代謝の柔軟性を提供します。

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