Tutte le cellule viventi, dai semplici lieviti alle cellule cerebrali umane, regolano il loro tasso di crescita e la loro dimensione e forma finali. Come lo fanno, però, è uno dei misteri fondamentali della biologia.

Un nuovo studio, pubblicato il 28 dicembre in Biologia attuale , rivela una complessa rete di segnali e circuiti di feedback che controllano sia la crescita che le dimensioni delle cellule nel lievito. Al centro della rete c'è un complesso proteico chiamato TORC2, che viene interrotto in molte cellule tumorali.

"Uno dei difetti più universali nel cancro è la dimensione e la forma delle cellule aberranti. È quello che cerca il patologo, e peggio sono quei difetti, peggiore è la prognosi, " ha spiegato Douglas Kellogg, professore di molecolare, cellula, e biologia dello sviluppo presso l'UC Santa Cruz e corrispondente autore dello studio.

Il lievito è un organismo relativamente semplice, eppure funziona nello stesso modo fondamentale delle cellule umane. Si pensa che la stessa rete di segnalazione che controlla la crescita cellulare nel lievito operi anche in organismi più complessi, compresi gli umani.

"Le scoperte fondamentali nel lievito sono direttamente applicabili agli esseri umani, " ha detto Kellogg. "Se riusciamo a capire come funziona il controllo della crescita nelle cellule normali, e come va storto nelle cellule tumorali, potremmo potenzialmente sfruttare questa conoscenza per uccidere le cellule cancerose".

Il nuovo studio ha esaminato come la crescita e le dimensioni delle cellule siano limitate dalla disponibilità di nutrienti. Nei lavori precedenti, Il team di Kellogg aveva identificato una proteina necessaria per la modulazione dei nutrienti delle dimensioni delle cellule. Ulteriori indagini hanno mostrato che ciò avviene attraverso gli effetti della proteina sulla rete di segnalazione TORC2.

Guidato dai co-primi autori Rafael Lucena e Maria Alcaide-Gavilán, entrambi ricercatori post-dottorato nel laboratorio di Kellogg, il team ha utilizzato una varietà di tecniche per elaborare i dettagli di come i segnali molecolari vengono trasmessi attraverso questa rete, consentendo alla cellula di rispondere ai cambiamenti dei livelli di nutrienti. Un ruolo chiave in questo processo è svolto dalle ceramidi, che sono elementi costitutivi delle molecole strutturali nella membrana cellulare. Lo studio ha scoperto che i segnali dipendenti dalla ceramide controllano sia le dimensioni delle cellule che il tasso di crescita.

"Gli stessi segnali controllano il tasso di crescita e le dimensioni delle cellule, il che spiega perché la dimensione delle cellule è proporzionale al tasso di crescita fissato dalla disponibilità di nutrienti, " ha detto Kellogg.

È necessario ulteriore lavoro per chiarire alcuni dettagli della rete di segnalazione ed esplorare i suoi effetti in tutta la cellula. Kellogg è anche desideroso di applicare le nuove scoperte agli studi sulle cellule umane.

Ha notato che nei libri di testo di biologia avanzata, la sezione sulla crescita cellulare è in genere lunga solo una pagina, e la dimensione della cella è trattata in un breve paragrafo. "Vogliamo scrivere un capitolo completamente nuovo sulla crescita e le dimensioni delle cellule per i libri di testo, " ha detto Kellogg.