Теперь ученые из Нью-Йоркского университета разработали сложный анализ для отслеживания роста клеток при очень низких концентрациях питательных веществ. В анализе используется покадровая микроскопия для мониторинга отдельных дрожжевых клеток, подвергающихся небольшому количеству делений с образованием микроколоний. Анализ может измерять время задержки и скорость роста до 80000 отдельных микроколоний в одном 24-часовом эксперименте, открывая новый мощный высокопроизводительный инструмент для изучения сложного взаимодействия между ростом, делением и метаболизмом клеток в условиях окружающей среды, которые вероятно, будут экологически значимыми, но ранее их было трудно изучить в лаборатории.Исследователи изучили скорость роста и время задержки как у лабораторных штаммов, так и у диких дрожжей, варьируя количество их основного пищевого источника углерода — глюкозы.
Они подтвердили предсказание, сделанное более 60 лет назад лауреатом Нобелевской премии биологом Жаком Моно относительно изменений скорости роста микробов при ограниченных питательных веществах (уравнение Моно). Они также обнаружили значительные различия между штаммами как в средней задержке ответа (время, необходимое для перехода от состояния покоя клеток к возобновлению роста клеток), так и в средней скорости роста в ответ на различные условия окружающей среды.Помимо средних различий между штаммами и условиями, мощный анализ выявил метаболические различия между клетками одного и того же штамма в одной и той же среде.
Кроме того, штаммы дрожжей различались по скорости роста. По словам ведущего автора исследования, Наоми Зив, «Неоднородность генетически идентичных клеток в одной и той же среде является темой растущего интереса в биологии и медицине.
Различные вариации штаммов, которые мы видим, предполагают, что степень негенетической гетерогенности сама по себе определяется генетически».Дальнейшие исследования могут проложить путь к более полному пониманию генетики и метаболомики роста клеток у дрожжей и основных механизмов, относящихся к другим условиям, в которых клетки сталкиваются со сложными условиями, такими как прогрессирование рака и эволюция лекарственной устойчивости.