從邊線組織細胞的遺傳物質(zhì)

必須將大量遺傳物質(zhì)裝入每個細胞的細胞核 - 一個小隔室。生物學中最大的挑戰(zhàn)之一是了解如何調(diào)用這種高度包裝的DNA的某些區(qū)域，以便其中編碼的基因可以“開啟”或表達并用于制造RNA和蛋白質(zhì)。

Carnegie，Soonchunhyang大學和約翰霍普金斯大學的生物學家團隊在Molecular Cell上發(fā)表的新研究成果闡明了這一過程，他們的發(fā)現(xiàn)對某些與年齡有關的疾病和器官腐爛有影響。

容納細胞DNA的細胞核被兩個膜層包圍。一些細胞的DNA被包裹在核內(nèi)部，一些在其外圍。稱為核纖層蛋白的細絲形成蛋白形成網(wǎng)狀結構，將核周邊的DNA連接到該核膜上。

Lamins在進化上是保守的，它們具有幾個重要的作用，包括通過感知細胞的需要來維持細胞核的形狀并影響基因表達- 就像細胞管家一樣。細胞核中的突變或細胞中存在的核纖層蛋白量的變化與動物發(fā)育中的缺陷有關，包括人類疾病，例如過早衰老，某些神經(jīng)病，心臟缺陷和與年齡相關的器官衰退。

由于核纖層蛋白與核周邊發(fā)現(xiàn)的DNA相互作用，許多科學家認為，如果移除了核纖維網(wǎng)，它只會影響靠近核膜的DNA的折疊和包裝。

但是這個由卡內(nèi)基的Yixian Zheng領導的研究小組表明，當細胞缺乏細胞核時，核周邊DNA的變化會改變核內(nèi)部DNA片段的結構位置。

“最初認為核纖層蛋白只影響核周邊包裝的DNA編碼基因的表達，但包括我們自己在內(nèi)的報告表明，沒有核纖層蛋白或與核纖層蛋白相關突變的細胞的基因表達發(fā)生了變化。在整個細胞核DNA中發(fā)現(xiàn)，“鄭解釋說。

通過深入中的核發(fā)生的DNA相互作用的分析的細胞缺乏核纖層蛋白，該球隊證實核纖層蛋白保持整個核DNA片段的相對位置。當基因的位置由于核纖層蛋白相關突變或核苷酸缺失而改變時，基因不能正確地“開啟”或“關閉”。這解釋了為什么來自核副作用的蛋白質(zhì)可以影響整個細胞核中基因的表達。

“已知Lamins在胚胎發(fā)育過程中構建器官，并在生命后期保持器官和組織功能。我們研究結果中最有趣的一個方面是，我們現(xiàn)在知道的有效成分對DNA組織和基因表達的廣泛影響可以幫助解釋如何這些關鍵的核電站功能得以實現(xiàn)，“鄭補充道。

展望未來，研究小組希望確定核磁共振是如何感知細胞的需求以幫助調(diào)用基因表達的，因為這種理解對于理解與細胞相關的衰老和疾病至關重要。

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