细菌生长稳态中的个体差异和缓慢动力学
摘要：微生物的生长和分裂是与许多生命科学领域相关的基本过程。特别感兴趣的是稳态机制，它可以通过在多个周期中缓冲生长和分裂的积累波动。这些机制在单个细胞内操作，可能延伸到多个分裂周期。然而，到目前为止的所有实验研究都依赖于从许多不同细胞中汇总的测量数据。在这里，我们将长期测量的单个细胞轨迹从彼此分离出来，揭示了时间和汇总统计之间的微妙差异。通过分析达到数百代的相关性，我们发现描述有效细胞大小稳态强度的参数在细胞之间显著变化。与此同时，我们发现存在一个不变的细胞大小，它作为吸引子对所有单个轨迹起作用，尽管具有不同的有效吸引力。尽管存在共同的吸引子，但每个细胞在其有限的生命周期中保持了一个独特的平均大小，并且其周围的时间波动被抑制，向全局平均大小的平衡速度令人惊讶地慢（> 150个细胞周期）。为了展示可变稳态强度的可能来源，我们构建了一个依赖于细胞内相互作用的数学模型，该模型将细胞大小的测量特性与高度表达的蛋白质的特性相结合。有效稳态强度受到相互作用和噪声水平的影响，通常在细胞之间变化。可变稳态强度的可预测和可测量的后果表现为许多代的细胞大小和蛋白质含量的明显振荡模式。我们讨论了我们的研究结果对于理解控制单个细胞分裂的机制及其特征时间尺度的意义。
作者：Lee Susman, Maryam Kohram, Harsh Vashistha, Jeffrey T. Nechleba, Hanna Salman and Naama Brenner
论文ID：1805.05058
分类：Cell Behavior
分类简称：q-bio.CB
提交时间：2022-10-12