mikrobasejtek ciklus alatti növekedése a tenyészet sejtszáma az idő függvényében
DESCRIPTION
Mikrobasejtek ciklus alatti növekedése A tenyészet sejtszáma az idő függvényében N(t) = N 0 · e m · t (ha a külső környezet és a sejtek fiziológiai állapota változatlan és a populáció aszinkron) A tenyészet sejttömege az idő függvényében M(t) = M 0 · e m · t - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Mikrobasejtek ciklus alatti növekedése
A tenyészet sejtszáma az idő függvényében
N(t) = N0·e m·t
(ha a külső környezet és a sejtek fiziológiai állapota változatlan és a populáció aszinkron)
A tenyészet sejttömege az idő függvényében
M(t) = M0·e m·t
(a sejtek koreloszlása és ciklus alatti tömegnövekedése ezt nem befolyásolja)
Az egyedi sejt tömege az idő függvényében
m(t) = m0·e m·t ???
• m0 a születéskori sejttömeg• 0 < t < CT, ahol CT a sejt ciklusideje• m(CT) = 2m0 (tetszőleges monoton függvény elképzelhető)• exponenciális-e a növekedés a sejtek életében ???
Sejtnövekedési modellek
Exponenciális modell: a sejt növekedési sebessége folyamatosan nő → riboszómák száma (Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae ???)
Lineáris (multilineáris) modell: a sejt növekedési sebessége állandó → bizonyos esemény(ek)nél ugrásszerű változások (Schizosaccharomyces pombe)
lineáris és exponenciális modellek
0.5
1
1.5
2
2.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2idő (relatív)
sejt
mér
et (
rela
tív)
lineáris
exp
CK
ha a növekedés lineáris, és a ciklus belsejében nincs sebességváltás
↓ a sejt osztódásakor a növekedésisebességnek ugrásszerűen meg kellduplázódnia
↕exponenciális növekedés esetében a sejt osztódásakor sincs hirtelenváltozás
A hasadó élesztőgomba, mint a sejtnövekedés modellje
Mitózisos (ivartalan) sejtciklus
Mitchison, 1957• csak hosszirányú sejtnövekedés → tömeg, térfogat és hossz ~ arányos• a ciklus végén a hossznövekedés megszűnik
Mitchison & Nurse, 1985Sveiczer, Novák & Mitchison, 1996• a növekedés mintázata (bi)lineáris• a ciklus közepe táján van egy sebességváltási pont (RCP)
G2 / M checkpoint
metaphase / anaphase
checkpoint
G1 / S checkpoint
M
G1
S
G2
Cell division• cryptic size
control
• operating size control
A hasadó élesztőgomba mitózisos sejtciklusa
S G2 M G1 S
RCP2
Idő (min)
Sej
thos
sz, L
(m
m)
NETO
új régi vég
CK
A Schizosaccharomyces pombe növekedése
RCP3
RCP1
DLBL
CT
5 min
A mikrofotográfia módszeremért változó:
a sejthossz (L) a születéstől (BL) az osztódásig (DL) az idő függvényében (0 < t < CT)
A mérési pontokra illesztett modellek
Lineáris L(t) = a·t + b
Exponenciális L(t) = c·e d·t
Bilineáris L(t) = h·ln{exp[a·(t-t)/h] + exp[b·(t-t)/h]} + g ahol t az RCP pozíciója, h pedig az átmenet élessége
A legadekvátabb modell kiválasztási kritériumai
Korrelációs koefficiens
Reziduális standard deviáció s = (SSE/df)1/2
Akaike információs kritérium AIC = nobs·ln(SSE) + 2npar
Schwarz Bayes információs kritérium SBIC = nobs·ln(SSE) + npar·ln(nobs)
i meani
i predii
y yy
yy
SS
SSEr
2
2,2 11
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140
Cel
l len
gth
(m
)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Growth period IGrowth period IIConstant length periodBilinearExponentialLinear
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140
R ( m
)
-0.2
0.0
0.2
RCP
α1 = 0.0429 μm min-1
α2 = 0.0902 μm min-1
ε = 9.84 μmτ = 57.6 minη = 0.01 μm
Horváth, A., Rácz-Mónus, A., Buchwald, P. & Sveiczer, A. (2013). Cell length growth in fission yeast: an analysis of its bilinear character and the nature of its rate change transition. FEMS Yeast Res. 13: 635-649.
Egy hasadó élesztő sejt növekedési mintázata(éles bilineáris eset)
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Cel
l len
gth
( m
)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Growth period ITransition periodGrowth period IIConstant length periodBilinearExponentialLinear
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
R ( m
)
-0.2
0.0
0.2
RCP
α1 = 0.0413 μm min-1
α2 = 0.0782 μm min-1
ε = 10.2 μmτ = 59.7 minη = 0.500 μm
Horváth, A., Rácz-Mónus, A., Buchwald, P. & Sveiczer, A. (2013). Cell length growth in fission yeast: an analysis of its bilinear character and the nature of its rate change transition. FEMS Yeast Res. 13: 635-649.
Egy hasadó élesztő sejt növekedési mintázata(sima bilineáris eset)
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Cel
l len
gth
(m
)
7
8
9
10
11
12
13
14
Growth periodConstant length periodLinearBilinearExponential
γ = 0.0494 μm min-1
δ = 7.86 μm
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
R ( m
)
-0.2
0.0
0.2
Horváth, A., Rácz-Mónus, A., Buchwald, P. & Sveiczer, A. (2013). Cell length growth in fission yeast: an analysis of its bilinear character and the nature of its rate change transition. FEMS Yeast Res. 13: 635-649.
Egy hasadó élesztő sejt növekedési mintázata(lineáris eset)
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Cel
l len
gth
(m
)
7
8
9
10
11
12
13
14
15
ttr
Growth period ITransition periodGrowth period IIConstant length periodBilinearExponentialLinear
Time (min)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
R ( m
)
-0.2
0.0
0.2
α1 = 0.0478 μm min-1
α2 = 0.0628 μm min-1
ε = 10.8 μmτ = 64.3 minη = 0.087 μm
RCP
Horváth, A., Rácz-Mónus, A., Buchwald, P. & Sveiczer, A. (2013). Cell length growth in fission yeast: an analysis of its bilinear character and the nature of its rate change transition. FEMS Yeast Res. 13: 635-649.
Hasadó élesztő sejtek „átlagos” növekedési mintázata(sima bilineáris)
A hasadó élesztő sejtnövekedése általában bilineáris, de gyakran nem éles
A méretkontroll igazolása hasadó élesztőben 1.
WT cdc2ts
Fantes, P. A. (1977). Control of cell size and cycle time in Schizosaccharomyces pombe. J. Cell Sci. 24, 51-67.
Sveiczer, A., Novak, B. & Mitchison, J. M. (1996). The size control of fission yeast revisited. J. Cell Sci. 109, 2947-2957.
A méretkontroll igazolása hasadó élesztőben 2.
Sveiczer, A., Novak, B. & Mitchison, J. M. (1996). The size control of fission yeast revisited. J. Cell Sci. 109, 2947-2957.
A méretkontroll a G2 fázis közepén hat → G2 = „sizer + timer”
A méretkontroll pozícionálása hasadó élesztőben