细胞大小动态调控机制：“加法器” 模型下的单细胞与群体增殖研究

《Biophysical Journal》：A Generalized Adder for Cell Size Homeostasis: Effects on Stochastic Clonal Proliferation

研究人员探究细胞大小动态，构建 “adder” 机制模型，揭示单细胞与群体增殖关系，意义重大。

　　细胞大小动态测量揭示了不同生物中单个细胞控制自身大小的现象学原理。细胞大小稳态的一个新兴范式是 “加法器”（adder），即细胞周期时长的设定使得细胞从出生到分裂的大小增加量与新生细胞大小无关。考虑到细胞大小遵循任意非指数生长规律，研究人员对 “加法器” 进行了机制阐述。结果表明，无论生长规律（细胞大小的时间导数）如何，实现 “加法器” 的主要条件是细胞周期调节因子的产生速率与生长规律成正比，并且当这些分子达到预定阈值水平时触发细胞分裂。在这种广义 “加法器” 的影响中，研究人员探究了单细胞来源菌落增殖的波动情况。在指数细胞大小增长的情况下，克隆大小的随机波动会暂时增加，然后随时间最终衰减至零（即克隆群体渐近地变得更加相似）。相比之下，几种非指数细胞大小动态（基于 “adder” 的细胞大小控制）产生了截然不同的结果：克隆大小波动随时间单调增加并达到非零值。这些结果描述了单细胞水平的细胞大小稳态与群体水平的克隆增殖之间的相互作用，解释了在条形码标记的人类细胞系中观察到的克隆大小的广泛波动现象。