ENGINEERINGNET.BE - Iedere delende eukaryotische cel gaat door een celcyclus: van een groeifase naar een fase waarin synthese van nieuw DNA plaatsvindt, een pauze en ten slotte een fase waarin celdeling plaatsvindt via mitose.
Alle wetenschappelijke beschrijvingen van celdeling stellen dat, afgezien van de DNA synthese, de cel andere moleculen die voor deling nodig zijn, zoals polysachariden, met een min of meer constante snelheid aanmaakt.
Zeven jaar geleden ontdekte RUG-hoogleraar Matthias Heinemann met zijn groep al oscillaties in de celstofwisseling, die het hele proces van delen in alle cellen met een celkern lijken te dirigeren. Nu heeft zijn team de celstofwisseling in meer detail geanalyseerd door de productiesnelheid te meten van eiwitten, vetten en polysachariden tijdens de celcyclus.
‘We hebben dynamische microscopische metingen gedaan in afzonderlijke cellen om te laten zien hoe de productie van verschillende grote moleculen op verschillende tijden piekt’, aldus Heinemann. De snelheid waarmee de cel eiwitten maakt, piekt tijdens de groeifase, neemt af in de fase waarin synthese van DNA plaatsvindt, en piekt opnieuw in de tweede helft van de celcyclus. ‘We vonden ook dat de aanmaak van lipiden en polysachariden ook een piek kent in de tweede helft van de celcyclus.’
Om de snelheid van eiwitsynthese te meten, gebruikten de onderzoekers een bekende methode met behulp van fluorescerende eiwitten. Zij ontwikkelden ook een tweede, complexere methode om de resultaten te bevestigen.
Heinemann en zijn team tonen ook aan dat de complete centrale stofwisseling moet veranderen om die in de tijd gescheiden productie mogelijk te maken. ‘De cel moet verschillende biosynthetische processen activeren voor de productie van aminozuren of lipiden. Dit zorgt voor een verschil in de vorming van stofwisselingsproducten, en dat kan verklaren waarom we eerder oscillaties in de stofwisseling vonden tijdens celdeling.’
Het is nog onduidelijk hoe dit precies gebeurt, en waarom. Osmotische druk zou de sleutel kunnen zijn. ‘Misschien produceert de cel eerst een heleboel eiwitten om de osmotische druk te verhogen, wat kan helpen bij het afsplitsen van een dochtercel’, zegt Heinemann.
Hij zal in deze lijn verder zoeken naar mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het reguleren van de verschillende fasen in de productie van bouwstenen van de cel. ‘Het zou heel interessant zijn daar achter te komen, en te zien hoe we die regelmechanismen eventueel kunnen aanpassen.’
De nieuwe bevindingen en het toekomstige werk zijn belangrijk voor een fundamenteel begrip van de manier waarop cellen werken, wat uiteindelijk kan helpen bij de aanpak van onder meer kanker en veroudering.
