Singularidad en la polarización: recableando las células de levadura para hacer dos brotes

Área de la Ciencia:

• Biología celular Biología celular.
• Biología molecular La biología molecular.
• La biofísica es la biofísica.

Sus antecedentes:

• Las células de levadura en ciernes deben establecer la polaridad en un solo sitio para la división adecuada.
• La Rho GTPasa Cdc42 se concentra en los sitios de polarización a través de un bucle de retroalimentación positiva, crucial para el establecimiento de la polaridad.
• El mecanismo que asegura la formación de un solo brote (singularidad) no se entiende completamente.

Objetivo del estudio:

• Para investigar si la singularidad de la selección del sitio de brote en la levadura está intrínsecamente relacionada con el bucle de retroalimentación positiva específico Cdc42.
• Para determinar si los mecanismos alternativos de retroalimentación positiva pueden mantener o interrumpir la singularidad del sitio de brote.
• Explorar el papel de la competencia entre los grupos de Cdc42 en la aplicación de la formación de un solo brote.

Principales métodos:

• La desactivación del mecanismo de amplificación endógeno de Cdc42 en las levaduras en ciernes.
• Reconectando sintéticamente las células de levadura para utilizar un circuito de retroalimentación positiva diferente para la concentración de Cdc42.
• Observar y cuantificar la formación de brotes y la dinámica de grupos de Cdc42 tanto en células normales como en células recableadas.
• El empleo de modelos matemáticos para simular la competencia de clústeres y su efecto en la singularidad.

Principales resultados:

• Las células recableadas exhibieron una pérdida de singularidad, ocasionalmente formando dos brotes.
• Incluso en las células que forman un solo brote, se observó la formación inicial de múltiples grupos de Cdc42, con la posterior dominación de uno.
• El modelado matemático sugirió que la competencia entre los cúmulos Cdc42 promueve la singularidad con el tiempo.
• En las células recableadas, la competencia entre los grupos de Cdc42 fue más lenta, a veces no pudo establecer un único grupo dominante antes de la germinación.
• La desaceleración de la competencia en las células normales también condujo a la formación ocasional de dos brotes.

Conclusiones:

• El bucle de retroalimentación positiva específico Cdc42 es crítico para hacer cumplir la singularidad del sitio del brote en la levadura.
• La singularidad se hace cumplir por la rápida competencia entre los grupos emergentes de Cdc42.
• Los mecanismos de retroalimentación alternativos, si no se combinan con la competencia rápida, pueden conducir a un fracaso de la singularidad y múltiples eventos en ciernes.