當(dāng)您舉重，攜帶沉重的箱子或進(jìn)行身體活動時，身體中的細(xì)??胞會伸展和變形以適應(yīng)您的運(yùn)動。但是，一旦你放下重物，解開那些沉重的箱子或完成鍛煉，你的細(xì)胞如何恢復(fù)或恢復(fù)到原來的狀態(tài)?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(例如肌肉細(xì)胞或運(yùn)動期間伸展的骨細(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)力之后將細(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，血影蛋白增加紅細(xì)胞(紅細(xì)胞)的彈性，調(diào)節(jié)有核細(xì)胞的細(xì)胞骨架中的膜穩(wěn)定性，并幫助修復(fù)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......整體來說，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，使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。如果椎板阻止髓核破裂，那么究竟是什么原因有助于原子核恢復(fù)原狀?

“Lamin細(xì)絲能夠彎曲并恢復(fù)到原來的形狀，”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。“

因為科學(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肌肉細(xì)胞在舉重后如何收縮或心血管細(xì)胞如何對血壓升高作出反應(yīng)。科學(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，因為這些發(fā)現(xiàn)來自最有趣的方向，”達(dá)爾說。“我們正在研究一種通常在血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)。我們的研究是在癌癥細(xì)胞系中進(jìn)行的。其意義在于肌肉萎縮癥。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)。“

Dahl和Armiger的研究發(fā)表在Elsevier的生物力學(xué)雜志第49卷上。