哺乳动物细胞生长过程中表面积与体积比(SA/V)近乎恒定的奥秘

【字体: 时间:2025年03月18日 来源:Current Biology 8.1

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  研究人员探究哺乳动物细胞,发现其 SA/V 比在生长中近乎恒定,对细胞功能意义重大。

  亮点:
  • 哺乳动物细胞在生长过程中维持近乎恒定的表面积与体积比(SA/V)。
  • 随着细胞体积增大,质膜会出现额外折叠。
  • 恒定的 SA/V 比使细胞在各种大小下都能进行分裂和生长。
  • 特定的膜成分呈现异速生长的大小缩放关系。

摘要:所有细胞都受到几何约束,包括表面积与体积比(SA/V),它会限制营养物质摄取、细胞最大体积和细胞形状变化。如同球体的 SA/V 比,人们通常认为细胞的 SA/V 比会随着细胞体积增大而减小。然而,质膜的结构复杂性使得在没有细胞壁的细胞中研究表面积颇具挑战。在此,研究人员利用单细胞测量细胞质量以及质膜蛋白质和脂质的方法,对近球形的哺乳动物细胞展开研究,以此将细胞表面成分的细胞大小缩放作为 SA/V 比的替代指标进行研究。令人惊讶的是,在多种增殖细胞系中,细胞表面成分与细胞大小成比例缩放,这表明随着细胞体积增大,SA/V 比近乎恒定。这种现象在很大程度上与细胞周期阶段无关,在静止细胞(包括原代人单核细胞)中也能观察到。此外,在多倍体化过程中细胞体积过度增大时,恒定的 SA/V 比依然存在。电子显微镜证实,这是由于较大细胞中质膜折叠增加所致。研究人员还观察到,特定的细胞表面蛋白质和胆固醇的大小缩放比例可能会有所偏差。总体而言,维持恒定的 SA/V 比确保了在广泛的细胞大小范围内,细胞有足够的质膜面积来实现诸如细胞分裂、营养摄取、生长和变形等关键功能。
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