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        干細(xì)胞通過改變其結(jié)構(gòu)來(lái)響應(yīng)機(jī)械力
        
			
        
				2019-01-18 11:29:13
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        由CECAD首席研究員SaraWickström領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，科隆大學(xué)老年人相關(guān)疾病細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)卓越集群，通過改變干細(xì)胞如何感受和響應(yīng)外部機(jī)械力，獲得了新的見解。方式DNA在細(xì)胞核中組織，從而表達(dá)干細(xì)胞分化所需的基因。
        

        干細(xì)胞通過改變其結(jié)構(gòu)來(lái)響應(yīng)機(jī)械力
        

        所有細(xì)胞都有相同的遺傳密碼，無(wú)論它們是皮膚還是腦細(xì)胞。然而，這些電池暴露于非常不同類型的機(jī)械環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力。例如，腦組織非常柔軟，而骨骼很硬。研究人員知道，細(xì)胞通過改變其結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)來(lái)更好地適應(yīng)特定環(huán)境并能夠執(zhí)行其特定功能，從而對(duì)外在力量作出反應(yīng)。然而，這一規(guī)定的分子機(jī)制尚不清楚
        

        “我們的皮膚可以保護(hù)我們免受外界傷害，同時(shí)不斷暴露于有毒的侮辱，傷害，紫外線輻射和機(jī)械應(yīng)變。因此，皮膚細(xì)胞能夠?qū)αα孔鞒龇磻?yīng)尤為重要”，領(lǐng)先的科學(xué)家Huy Quang Le說(shuō)道。該研究是在CECAD的合作伙伴馬克斯 - 普朗克老齡生物研究所進(jìn)行的。結(jié)果發(fā)表在Nature Cell Biology上。
        

        為了研究皮膚細(xì)胞如何對(duì)力作出反應(yīng)，Le和他的同事使用一種特殊的機(jī)械裝置將皮膚干細(xì)胞培養(yǎng)物暴露在組織內(nèi)部經(jīng)歷的類似機(jī)械拉伸中。分析這些機(jī)械拉伸干細(xì)胞的基因表達(dá)使用下一代測(cè)序顯示，數(shù)千個(gè)基因被下調(diào)，而極少數(shù)基因增加了它們的表達(dá)。進(jìn)一步的研究表明，拉伸引起了DNA如何被包裹在細(xì)胞核內(nèi)的全局變化。這導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活性的廣泛抑制，這意味著較少的DNA被復(fù)制到信使RNA中以產(chǎn)生蛋白質(zhì)。為了使干細(xì)胞分化，需要轉(zhuǎn)錄大量基因以獲得其專門的結(jié)構(gòu)和功能。作為機(jī)械應(yīng)變的結(jié)果，拉伸的干細(xì)胞在存在分化信號(hào)時(shí)不會(huì)分化。“令人興奮的是，我們可以通過在干細(xì)胞上施加機(jī)械力來(lái)改變DNA的結(jié)構(gòu)組織”，SaraWickström說(shuō)。
        

        為了更深入地了解DNA重排的細(xì)胞機(jī)制，Le和他的同事們發(fā)現(xiàn)了機(jī)械力在核膜上被感知，這是一種圍繞DNA并將其與細(xì)胞其余部分分開的結(jié)構(gòu)。這種力傳感中的一個(gè)關(guān)鍵分子是一種名為emerin的蛋白質(zhì)，它將細(xì)胞核和DNA連接到細(xì)胞骨架，即細(xì)胞的受力結(jié)構(gòu)。這是特別有趣的，因?yàn)閑merin在一種名為Emery-Dreifus肌營(yíng)養(yǎng)不良癥的疾病中發(fā)生突變，這種疾病導(dǎo)致患者遭受機(jī)械應(yīng)變組織的退化，例如骨骼肌，心臟和皮膚。“由于這種疾病的確切病理機(jī)制尚不清楚，我們?nèi)狈τ行У闹委?，?shí)驗(yàn)室未來(lái)的主要目標(biāo)是了解本研究中發(fā)現(xiàn)的機(jī)制是否在疾病的發(fā)病機(jī)制中起作用”，SaraWickström說(shuō)。隨著組織的機(jī)械性能隨著年齡而變化，
        
			

			
          
        
			
        
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