В клетке дрожжей ядро занимает примерно шесть процентов объёма, как небольшой шар в комнате. Сто лет назад биологи заметили, что у больших клеток ядра крупнее, но почему это так, оставалось загадкой. Одни говорили о белковых моторах, другие о натяжении оболочки, третьи о форме. Новая работа проверяет простую физическую идею: ядро надувается, как насос, за счёт давления невидимых частиц.
Учёные взяли дрожжи и заставили их производить светящийся белок либо внутри ядра, либо снаружи. Когда белок накапливался в ядре, оно раздувалось в семь раз, а его доля в клетке вырастала с шести до девятнадцати процентов. Когда белок оставался в цитоплазме, ядро сжималось и деформировалось. Значит, не масса белка важна, а число частиц, которые толкают оболочку изнутри.
Чтобы отделить давление от простого вытеснения, исследователи заменили крупные белковые комплексы в экстракте яиц лягушки на мелкие молекулы той же массы. Ядра стали меньше, хотя общий вес белка не изменился. Это подтвердило: размер диктует осмотическое давление, а не занятое место. Модель оценила число активных частиц в клетке примерно в семь–двадцать миллионов, что совпадает с данными о количестве белков.
Это объясняет, почему при старении клеток ядра меняют размер, а вместе с ними меняется и активность генома. Осмотический насос, который раньше считали лишь фоном, оказался регулятором жизни клетки. Если научиться управлять этим давлением, можно влиять на судьбу клеток, от стволовых до раковых.
Концентрация осмотически активных макромолекул в клетке составляет всего около 0.24–0.68 мМ, что в сотни раз ниже концентрации малых молекул, но этого достаточно, чтобы определять размер ядра.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.