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從細菌到數英寸長的神經元，大小對細胞的工作方式很重要。然而，細胞如何調節自身大小的問題仍然是個謎。長期以來，人們一直認為 DNA 可以用作衡量細胞大小的尺度，但尚不清楚細胞如何讀取這些資訊。2021年，

Science

雜誌線上發表了來自

英國JIC中心Robert Sablowski課題組

題為“Cell size controlled in plants using DNA content as an internal scale”的研究論文。

該研究揭示了植物細胞使用其 DNA 含量作為內部衡量標準來評估和調整它們大小的分子機制。

細胞平均大小取決於細胞生長量和分裂成兩部分的頻率之間的平衡。細胞在分裂之前會生長到一定的大小。但是一個細胞怎麼知道它增長了多少呢？研究這個問題的好的模型是植物莖尖分生組織，分生組織細胞不斷生長和分裂，提供新細胞來分化為葉、花和莖。然而它們的分裂通常不相等，產生不同大小的細胞。隨著時間的推移，這些差異應該會增加，但分生組織細胞在很長一段時間內都保持在一個狹窄的大小範圍內。其分子機制仍然知之甚少。

該研究透過跟蹤了分生組織細胞隨時間的生長和分裂的過程，發現雖然細胞可以以不同的大小開始它們的生命，但當細胞準備好複製它們的 DNA 時，大部分初始變異性已更正細胞的大小。然後進一步發現，KRP4蛋白是延遲 DNA 複製的開始，並發現無論它們的初始大小如何，細胞新生時總是具有相同數量的 KRP4。這意味著當一個細胞新生時太小，它會接收到更高濃度的 KRP4，這會延遲其進行 DNA 複製，從而讓細胞有時間趕上其他細胞的相同大小。相反，如果細胞出生時太大，KRP4 會被稀釋，因此它可以快速進入下一階段而不會進一步生長。隨著時間的推移，這使分生組織細胞保持在狹窄的尺寸範圍內。

那麼是什麼確保細胞以相同數量的 KRP4 開始呢？研究進一步表明，當細胞分裂時，KRP4 會結合DNA，DNA 以相同的副本提供給每個新生細胞。透過這種方式，KRP4 的初始量與細胞的 DNA 含量成正比。此外，為了確保 KRP4 與 DNA 含量成比例地在母細胞中積累，任何未與 DNA 結合的過量 KRP4 在細胞分裂之前被另一種稱為 FBL17 的蛋白質破壞。

綜上所述，該研究的發現可能解釋了基因組大小與細胞大小之間的關係—具有大基因組的物種，因此細胞中的大量 DNA，往往具有更大的細胞。這在作物植物中尤為重要，其中許多已被選擇包含存在於其野生祖先中的基因組的多個複製，從而導致更大的細胞以及通常更大的果實和種子。

論文連結：https：//science。sciencemag。org/content/372/6547/1176

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