Spectrin蛋白開始起作用以恢復(fù)細(xì)胞核
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)化學(xué)工程副教授Kris Dahl和化學(xué)工程博士學(xué)生Travis Armiger發(fā)現(xiàn),細(xì)胞的細(xì)胞核從主要變形(如肌肉細(xì)胞或運(yùn)動時伸展的骨細(xì)胞)中恢復(fù),部分原因是細(xì)胞核中存在類似彈簧的機(jī)械元素。這種稱為血影蛋白的機(jī)械元件有助于在細(xì)胞經(jīng)受一段高應(yīng)力后將細(xì)胞核轉(zhuǎn)變回其原始形狀。
在Dahl和Armiger完成他們的研究之前,大多數(shù)科學(xué)家都明白,血影蛋白增加了紅細(xì)胞(紅細(xì)胞)的彈性,調(diào)節(jié)了有核細(xì)胞細(xì)胞骨架中的膜穩(wěn)定性,并幫助修復(fù)了細(xì)胞DNA的損傷。
一般來說,大多數(shù)科學(xué)家假設(shè)血影蛋白有助于維持細(xì)胞核的結(jié)構(gòu),但他們沒有假設(shè)血影蛋白如何影響細(xì)胞核的力學(xué)。通過他們的研究,Dahl和Armiger證實(shí),血影蛋白確實(shí)有助于細(xì)胞核的彈性。
“對核力學(xué)的理解是,有一個僵硬的核骨架,主要由椎板蛋白組成......整體而言,它們能夠通過體內(nèi)的空間變形和擠壓,”Armiger說。
“我們已經(jīng)證明,核骨架中還存在其他蛋白質(zhì),稱為血影蛋白,其作用類似于彈簧......并且有助于將細(xì)胞核恢復(fù)到其原始形狀[變形后]。”
細(xì)胞核包含大部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì),稱為染色體的線狀鏈。這些染色體還包括人類基因組的部分,或最終構(gòu)建生物體的完整遺傳信息集,允許其隨著時間的推移而生長和發(fā)育。
基因組被稱為核骨架的柔性殼包圍,核殼位于核膜內(nèi)部,保護(hù)核免受永久性損傷或變形。當(dāng)細(xì)胞擠過體內(nèi)的小通道時,細(xì)胞核往往會變形。但是椎板(構(gòu)成核骨架的僵硬蛋白質(zhì))的存在允許細(xì)胞核變形而不會破裂。如果椎板阻止細(xì)胞核破裂,那么究竟是什么原因有助于細(xì)胞核恢復(fù)原狀?
“Lamin細(xì)絲能夠彎曲并恢復(fù)到原來的狀態(tài),”Dahl說。“然而,它們形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),當(dāng)它們處于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中時,它們不會輕易變形,即使核心確實(shí)變形。因此它[核]會皺縮,但它確實(shí)需要一個彈簧來能夠恢復(fù)其核形狀。“
因?yàn)榭茖W(xué)家們現(xiàn)在可以理解的春天般的血影蛋白的發(fā)現(xiàn)非常重要,如何細(xì)胞的細(xì)胞核變形的主要發(fā)作后的恢復(fù)。血影蛋白的存在解釋了個體的肌肉細(xì)胞在舉重后如何收縮或者心血管細(xì)胞如何對血壓升高做出反應(yīng)??茖W(xué)家還可能將血影蛋白與不同的肌營養(yǎng)不良疾病如Emery-Dreifuss肌營養(yǎng)不良癥聯(lián)系起來。
“我們發(fā)現(xiàn)這個[發(fā)現(xiàn)]很有趣,因?yàn)檫@些發(fā)現(xiàn)來自最有趣的方向,”達(dá)爾說。“我們正在調(diào)查一種通常在血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)。我們的研究是在癌細(xì)胞系中進(jìn)行的。其意義就是肌肉萎縮癥。這種情況一直發(fā)生在科學(xué)中:通過允許自己在盒子外思考并貫徹執(zhí)行通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí),你可以發(fā)現(xiàn)最偉大的發(fā)現(xiàn)。“
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