Il controllo delle dimensioni e della crescita nelle cellule dei mammiferi
Le dimensioni definitive di una cellula sono il risultato di un equilibrio tra la crescita e la divisione della cellula, la quale dimezza le dimensioni della cellula: le dimensioni della cellula che si divide risultano quasi il doppio delle dimensioni di ciascuna cellula figlia. Le dimensioni della cellula non variano in base al tempo, vale a dire che i cicli di crescita e divisione sono accoppiati. Studi precedenti hanno dimostrato che alcune cellule eucariote sono dotate di un meccanismo di controllo delle dimensioni, che coordina le dimensioni della cellula con la divisione della cellula stessa. Il progetto CELLCYCLEGROWTHSIZE (Cell growth and size homeostasis in proliferating mammalian cells), finanziato dall’UE, intendeva indagare sul coordinamento tra crescita e divisione delle cellula, nella proliferazione delle cellule di mammifero. Lo studio ha concentrato l’attenzione principalmente sullo sviluppo di metodologie per esplorare questo processo fondamentale. Gli scienziati hanno istituito un laboratorio funzionale e una quantità di metodi per l’analisi delle cellule in sospensione e aderenti. Hanno sviluppato un sincronizzatore cellulare meccanico; hanno ottimizzato protocolli per la separazione in base alle dimensioni per le cellule di mammifero aderenti e non attaccate. È particolarmente importante la loro dimostrazione che la separazione in base alle dimensioni tramite citometria possa essere utilizzata per purificare le cellule a un particolare stadio di crescita (G1) senza farmaci sincronizzanti. Ai fini di future applicazioni, sono state ricavate cinque linee cellulari di origine umana e murina che trasportano marcatori di fluorescenza del ciclo cellulare. Le analisi di cellule linfoblastiche L1210 mediante le metodologie sviluppate hanno evidenziato una riduzione della variabilità del tasso di crescita, al momento della transizione dalla proliferazione alla divisione. Questa osservazione suggerisce la presenza di una soglia perché la crescita mantenga un’omeostasi delle dimensioni. Gli studi con L1210 che crescono in condizioni limitanti dei mezzi, a confronto con mezzi ricchi, hanno dimostrato che il tasso di crescita forma la soglia per la transizione dallo stadio di proliferazione alla divisione delle cellule. Nelle condizioni limitanti, la durata della fase G1 è stata estesa fino a quando le cellule hanno raggiunto una dimensione distintiva, in corrispondenza della quale sono state in grado di procedere alla transizione G1-S. Le misurazioni della massa anidra hanno rivelato una crescita dipendente dalle dimensioni anche nelle cellule aderenti. In conclusione, CELLCYCLEGROWTHSIZE ha portato allo sviluppo di metodi e protocolli essenziali per indagare sull’omeostasi della crescita e delle dimensioni delle cellule. I risultati sperimentali comprovano l’indispensabilità di un meccanismo autonomo della cellula che coordini il ciclo cellulare e la crescita della cellula.
Parole chiave
Cellule di mammiferi, dimensioni della cellula, crescita della cellula, CELLCYCLEGROWTHSIZE, omeostasi delle dimensioni