Cálculo del tiempo de duplicación celular
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El crecimiento celular se refiere al aumento de la masa total de una célula, incluyendo el volumen citoplasmático, nuclear y de los orgánulos[1]. El crecimiento celular se produce cuando la tasa global de biosíntesis celular (producción de biomoléculas o anabolismo) es mayor que la tasa global de degradación celular (destrucción de biomoléculas a través del proteasoma, el lisosoma o la autofagia, o catabolismo)[2][3][4].
El crecimiento celular no debe confundirse con la división celular o el ciclo celular, que son procesos distintos que pueden ocurrir junto al crecimiento celular durante el proceso de proliferación celular, en el que una célula, conocida como “célula madre”, crece y se divide para producir dos “células hijas”[1]. Durante el desarrollo embrionario temprano (escisión del cigoto para formar una mórula y un blastodermo), las divisiones celulares se producen repetidamente sin que haya crecimiento celular. Por el contrario, algunas células pueden crecer sin división celular o sin ninguna progresión del ciclo celular, como es el caso del crecimiento de las neuronas durante el recorrido axonal en el desarrollo del sistema nervioso.
Tiempo de duplicación de la población en cultivo celular
ResumenA pesar de décadas de investigación, sigue sin estar claro cómo se controla el tamaño de las células de mamíferos debido a la dificultad de medir directamente el crecimiento a nivel unicelular. En este artículo se presentan mediciones directas de los volúmenes de las células individuales a lo largo de ciclos celulares completos en varias líneas celulares de mamíferos y células humanas primarias. Encontramos que, en la mayoría de los tipos celulares, el volumen añadido a lo largo del ciclo celular muestra poca o ninguna correlación con el tamaño de nacimiento de la célula, un comportamiento homeostático llamado “adder”. Este comportamiento implica la modulación de la duración de G1 o S-G2 y la modulación de la tasa de crecimiento. La combinación precisa de estos mecanismos depende del tipo de célula y de las condiciones de crecimiento. Hemos desarrollado un marco matemático para comparar la homeostasis del tamaño en conjuntos de datos que van desde bacterias hasta células de mamíferos. Esto revela que un comportamiento casi de escalera es el tipo más común de control de tamaño y destaca la importancia de la modulación de la tasa de crecimiento para el control del tamaño en las células de mamíferos.
Nat Commun 9, 3275 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-05393-0Download citationShare this articleAnyone you share the following link with will be able to read this content:Get shareable linkSorry, a shareable link is not currently available for this article.Copy to clipboard
Calculadora de tiempo de duplicación
ResumenAntecedentesLa tasa de crecimiento de la población es una característica importante de cualquier cultivo celular. Durante los experimentos sostenidos, la tasa de crecimiento puede variar debido a la competencia o a la adaptación. Por ejemplo, en presencia de una toxina o un fármaco, una tasa de crecimiento creciente indica que las células se adaptan y se hacen resistentes. En consecuencia, las tasas de crecimiento dependientes del tiempo son fundamentales para seguir la adaptación de las células a un paisaje evolutivo cambiante. Sin embargo, como no existen herramientas para calcular la tasa de crecimiento dependiente del tiempo directamente mediante el recuento de células, es habitual utilizar sólo mediciones de puntos finales de crecimiento en lugar de seguir la tasa de crecimiento de forma continua.ResultadosPresentamos un programa informático para inferir la tasa de crecimiento a lo largo del tiempo en células en suspensión utilizando únicamente el recuento de células, que puede medirse de forma no destructiva. El programa se probó con datos simulados y experimentales. Se observaron cambios en las tasas de crecimiento iniciales y absolutas, lo que revela la resistencia y la adaptación.ConclusionesPara los experimentos en los que se espera que la adaptación se produzca a lo largo de un periodo de tiempo más largo, nuestro método proporciona un medio para seguir las tasas de crecimiento utilizando datos que normalmente se recogen de todos modos con fines de control. El programa y su documentación están disponibles gratuitamente en https://github.com/Sandalmoth/ratrack bajo la licencia permisiva zlib.
Duración del ciclo celular
ResumenLas poblaciones microbianas muestran una sorprendente diversidad en la morfología del crecimiento celular y el ciclo vital; sin embargo, nuestra comprensión de cómo estos factores influyen en la tasa de crecimiento de las poblaciones celulares sigue siendo limitada. Utilizamos teoría y simulaciones para predecir el impacto de la división celular asimétrica, la regulación del tamaño celular y la estocasticidad de una sola célula en la tasa de crecimiento de la población. Nuestro modelo predice que el ruido de grano grueso en la tasa de crecimiento de una sola célula λ disminuye la tasa de crecimiento de la población, como se ha visto anteriormente para las células que se dividen simétricamente. Sin embargo, para un ruido dado en λ encontramos que dividirse asimétricamente puede mejorar la tasa de crecimiento de la población para las células con un fuerte control de tamaño (entre un “sizer” y un “adder”). Para reconciliar este hallazgo con la abundancia de organismos que se dividen simétricamente en la naturaleza, proponemos que deben existir restricciones adicionales sobre el crecimiento y la división celular que no están incluidas en nuestro modelo, y exploramos los efectos de extensiones seleccionadas de las mismas. Además, descubrimos que, dentro de nuestro modelo, los tiempos de generación heredados epigenéticamente pueden surgir debido al control del tamaño en las células que se dividen asimétricamente, proporcionando una posible explicación para las recientes observaciones experimentales en la levadura en ciernes. En conjunto, nuestros hallazgos proporcionan una visión de los complejos efectos generados por las morfologías de crecimiento no canónicas.