Het adderprincipe zegt dat individuele cellen tijdens de celcyclus groeien tot een constant volume is toegevoegd waarna ze delen. Maar hoe dit principe precies werkt op moleculair niveau was tot op heden niet duidelijk. Onderzoekers van het AMOLF-instituut, de Technische Universiteit Delft en uit Italië zochten uit welke invloed de bekende celgroeiregelaar guanosinetetrafosfaat (ppGpp) heeft op de uiteindelijke celgrootte en vonden dat ppGpp naast de groeisnelheid ook de grootte coördineert.

In Escherichia coli en vele andere bacteriën geldt ppGpp als een intern signaal dat de groeisnelheid van een cel aangeeft, afhankelijk van voeding, omgevingsstress en andere factoren. De onderzoekers konden spelen met de eiwitten relA’-YFP (dat ppGpp synthetiseert, zie afbeelding) en Mesh1-CFP (dat ppGpp hydrolyseert, zie afbeelding) door ze als het ware ‘aan’ te zetten met respectievelijk doxycycline en IPTG. Verhoog je de ppGpp-concentratie tot iets boven de basisconcentratie, dan zie je een verlaging in de bacterielengte na celdeling en verlengingssnelheid. Maar breng je de ppGpp-concentratie tot onder endogene niveaus, dan krijg je een omgekeerd effect waarbij langzamer groeiende cellen juist groter worden.

Zo kun je dus cellen krijgen die even snel groeien maar tegelijkertijd sterk in grootte verschillen. Dat strookt niet met de huidige modellen die zeggen dat groeisnelheid direct de celgrootte reguleert. Dat deed de onderzoekers vermoeden dat ppGpp ook een rol speelt in het adderprincipe. Dat bleek te kloppen: wanneer ze het ppGpp-niveau in de cel plotseling veranderden, veranderde het volume dat er bij iedere celcyclus bijkwam bijna direct naar de nieuwe corresponderende waarde. Cellen gebruiken ppGpp op die manier dus om groei en celgrootte te orkestreren.

Büke, F. et al. (2022) Current Biology 32, doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.033