2019年2月12日/
生物谷BIOON/---在人類中，不同細胞的大小相差100倍以上，從微小的紅細胞到較大的神經元。但是，在每種細胞類型中，與標準大小的偏差非常小。在一項以
酵母為實驗對象的新研究中，來自美國麻省理工學院的研究人員將細胞培養成正常大小的10倍，並發現它們的DNA無法滿足產生足夠的蛋白來維持正常細胞功能的需求。此外，他們發現，這種蛋白短缺導致細胞進入一種稱為衰老（senescence）的非分裂狀態，這有可能解釋著細胞如何隨著年齡增加而變得衰老。相關研究結果於2019年2月7日在線發表在Cell期刊上，論文標題為「Excessive Cell Growth Causes Cytoplasm Dilution And Contributes to Senescence」。
論文通訊作者、麻省理工學院的Angelika Amon說道，「有很多假設試圖解釋為何會發生衰老，我認為這些數據為衰老提供了一個美麗而又簡單的解釋。」
過大的細胞大小為了探究為何細胞大小如此受到嚴格控制，這些研究人員通過修改一個對細胞分裂至關重要的基因來阻止
酵母細胞發生分裂，這樣就能夠在某種溫度下關閉它。這些細胞繼續生長，但是它們不能分裂，而且它們也沒有複製它們的DNA。
這些研究人員發現隨著細胞大小的增加，它們的DNA及其蛋白製造工廠無法滿足如此大的細胞的需求。無法產生足夠的蛋白導致細胞質受到稀釋和細胞分裂受到破壞。他們認為當細胞過大時，依賴於細胞分子彼此間相互作用的許多其他基本細胞過程也可能受損。
論文第一作者、麻省理工學院博士後研究員Gabriel Neurohr說道，「理論模型預測對細胞質進行稀釋將會降低反應速度。每種化學反應都會發生得更慢，某些蛋白的某些閾值濃度可能無法達到，因此某些反應永遠不會發生，這是因為蛋白的濃度比較低。」
這些研究人員證實具有兩組染色體的酵母細胞的大小在它們變得衰老之前是僅具有一組染色體的
酵母細胞的兩倍，這表明這些細胞中的DNA數量是細胞生長能力的一個限制因素。
利用人體細胞開展的實驗產生了類似的結果：在針對人成纖維細胞的研究中，這些研究人員發現迫使這些細胞生長到過大的尺寸（正常大小的8倍）會破壞許多功能，包括細胞分裂。
與年齡有關的疾病Amon說，過度生長可能在衰老的出現中起著主要作用，其中衰老發生在許多類型的哺乳動物細胞中，並且被認為導致與年齡相關的器官功能障礙和慢性年齡相關疾病。
衰老細胞通常比年輕細胞更大，這項新的研究發現不經控制的細胞生長導致衰老，從而為這一觀察提供了一種可能的解釋。人細胞在它們的一生當中往往會略微變大，這是因為細胞每分裂一次，它都會檢查DNA損傷：如果發現任何DNA損傷，那麼它在進行修復時停止分裂。在每次延遲期間，細胞都會略微變大。
Amon說，「在細胞的整個生命周期中，發生的分裂次數越多，遭受這種損傷的可能性就越高，而且隨著時間的推移，細胞會變得越來越大。最終它們變得如此之大，以至於它們開始稀釋對細胞增殖很重要的關鍵因子。」
一個尚未解決的難題是不同類型的細胞如何保持其細胞類型的適當大小。針對這一點，這些研究人員如今希望開展進一步研究。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：Gabriel E. Neurohr et al. Excessive Cell Growth Causes Cytoplasm Dilution And Contributes to Senescence. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.01.018.