近日加州大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了調(diào)控細(xì)胞核大小的信號(hào)，研究論文發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上。
通常不同物種細(xì)胞的細(xì)胞核大小不一，即使在同一物種的不同細(xì)胞類(lèi)型及發(fā)育的不同時(shí)期細(xì)胞核的大小也存在明顯的差異。*，當(dāng)癌細(xì)胞的細(xì)胞核開(kāi)始增大時(shí)，這意味著這些癌細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)惡化。例如病理醫(yī)生在對(duì)子宮頸癌進(jìn)行篩查時(shí)，會(huì)盡力在宮頸涂片中尋找細(xì)胞核明顯扭曲的細(xì)胞。
“病理學(xué)家通常根據(jù)癌細(xì)胞中核的大小對(duì)癌癥進(jìn)行分期，但直到現(xiàn)在也沒(méi)有人能明確解釋它的具體依據(jù)，”加州大學(xué)伯克利分校分子和細(xì)胞生物學(xué)教授Rebecca Heald說(shuō)。
Rebecca Heald和她的博士后Daniel L. Levy針對(duì)兩種非洲爪蟾的核差異展開(kāi)了研究，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于熱帶爪蟾（Xenopus tropicalis），非洲爪蟾（Xenopus laevis）的細(xì)胞核更大，在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠吸取更多的物質(zhì)。
進(jìn)而她們對(duì)進(jìn)入細(xì)胞核的蛋白質(zhì)進(jìn)行了追蹤，發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)是構(gòu)建細(xì)胞核內(nèi)重要骨架蛋白——核纖層蛋白（lamin）網(wǎng)絡(luò)的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)。當(dāng)lamin及其他結(jié)構(gòu)蛋白被輸送進(jìn)細(xì)胞核，它們會(huì)被快速地添加到核膜。此外研究者還發(fā)現(xiàn)另一種蛋白即核孔復(fù)合物可像插座一樣插在核孔上減慢大蛋白的進(jìn)入。
研究人員進(jìn)而證實(shí)細(xì)胞輸入蛋白importin α和核運(yùn)輸因子2（ntf2）的共同影響了兩種蛙類(lèi)核大小。
“這兩種蛋白的水平?jīng)Q定了核大小的差異，”Levy說(shuō)： “我們發(fā)現(xiàn)與熱帶爪蟾比較，非洲爪蟾importin α水平較高，而ntf2水平較低。當(dāng)我們?cè)跓釒ё嘎殉樘嵛镏屑尤敫嗟膇mportin，同時(shí)降低ntf2水平，熱帶爪蟾就可轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵拮浮?rdquo;
Heald說(shuō)：“我們本以為決定細(xì)胞核大小的機(jī)制非常復(fù)雜，但事實(shí)上不是?，F(xiàn)在我們了解了調(diào)控細(xì)胞核大小的一些機(jī)制，我們將嘗試看是否能夠基于此改變癌細(xì)胞中核的大小。”
長(zhǎng)久以來(lái)Heald一直致力于研究，希望能發(fā)現(xiàn)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的因素，揭示細(xì)胞分裂過(guò)程中紡錘體牽拉染色體分離的機(jī)制。Heald指出：“某些兩棲動(dòng)物通常體積越大，則動(dòng)物的細(xì)胞越大，細(xì)胞核亦越大，擁有的基因組遺傳物質(zhì)越多。而對(duì)于哺乳動(dòng)物卻不必然如此，當(dāng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核增大時(shí)，細(xì)胞通常不再是二倍體。研究證實(shí)高達(dá)75%的人類(lèi)腫瘤為非整倍體。”
2006年Heald從美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）獲得了250萬(wàn)美金的資金，以支持她開(kāi)展與“細(xì)胞器大小”相關(guān)的研究。
Heald利用離心法從蛙卵中抽提出胞質(zhì)成分，通過(guò)在其中添加新蛋白或抗體的方式阻斷抽提物中的蛋白來(lái)探索細(xì)胞內(nèi)的活性機(jī)制。進(jìn)而Heald和Levy將實(shí)驗(yàn)從非洲爪蟾擴(kuò)展到熱帶爪蟾。研究者們發(fā)現(xiàn)非洲爪蟾中的importinα濃度是熱帶爪蟾的三倍，而熱帶爪蟾中ntf2的濃度是非洲爪蟾的四倍。通過(guò)調(diào)整熱帶爪蟾卵抽提物中蛋白的水平，可使熱帶爪蟾的細(xì)胞核變得同非洲爪蟾的細(xì)胞核一樣大。通過(guò)對(duì)這兩種蛙類(lèi)抽提物的研究，她們揭示了細(xì)胞核差異的機(jī)制。
“我們現(xiàn)在知道了生理狀態(tài)下細(xì)胞核大小差異的機(jī)制。但是對(duì)于細(xì)胞核大小與癌癥的相關(guān)性以及其中的具體機(jī)制還不能得到一個(gè)明確的結(jié)論。”Heald說(shuō)。
Heald打算在接下來(lái)的研究工作中繼續(xù)在非洲爪蟾和熱帶爪蟾中追蹤可調(diào)控紡錘體大小的蛋白。紡錘體功能異常通?？蓪?dǎo)致細(xì)胞復(fù)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的染色體分離，是導(dǎo)致癌癥及非整倍體的重要原因。
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