Cell：科学家发现决定细胞核大小的信号

邓文龙

Cell：科学家发现决定细胞核大小的信号


日期: 2010-10-18





        近日加州大学的科学家们发现了调控细胞核大小的信号，研究论文发表在《细胞》（Cell）杂志上。



        通常不同物种细胞的细胞核大小不一，即使在同一物种的不同细胞类型及发育的不同时期细胞核的大小也存在明显的差异。众所周知，当癌细胞的细胞核开始增大时，这意味着这些癌细胞开始出现恶化。例如病理医生在对子宫颈癌进行筛查时，会尽力在宫颈涂片中寻找细胞核明显扭曲的细胞。



        “病理学家通常根据癌细胞中核的大小对癌症进行分期，但直到现在也没有人能明确解释它的具体依据，”加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授Rebecca  Heald说。



        Rebecca  Heald和她的博士后Daniel  L.  Levy针对两种非洲爪蟾的核差异展开了研究，发现相对于热带爪蟾（Xenopus  tropicalis），非洲爪蟾（Xenopus  laevis）的细胞核更大，在生长过程中能够吸取更多的物质。



        进而她们对进入细胞核的蛋白质进行了追踪，发现这些蛋白质是构建细胞核内重要骨架蛋白——核纤层蛋白（lamin）网络的重要结构物质。当lamin及其他结构蛋白被输送进细胞核，它们会被快速地添加到核膜。此外研究者还发现另一种蛋白即核孔复合物可像插座一样插在核孔上减慢大蛋白的进入。



        研究人员进而证实细胞输入蛋白importin  α和核运输因子2（ntf2）的共同影响了两种蛙类核大小。



        “这两种蛋白的水平决定了核大小的差异，”Levy说：  “我们发现与热带爪蟾比较，非洲爪蟾importin  α水平较高，而ntf2水平较低。当我们在热带爪蟾卵抽提物中加入更多的importin，同时降低ntf2水平，热带爪蟾就可转变为非洲爪蟾。”



        Heald说：“我们本以为决定细胞核大小的机制非常复杂，但事实上不是。现在我们了解了调控细胞核大小的一些机制，我们将尝试看是否能够基于此改变癌细胞中核的大小。”



        长久以来Heald一直致力于研究，希望能发现调控细胞内部结构的因素，揭示细胞分裂过程中纺锤体牵拉染色体分离的机制。Heald指出：“某些两栖动物通常体积越大，则动物的细胞越大，细胞核亦越大，拥有的基因组遗传物质越多。而对于哺乳动物却不必然如此，当哺乳动物细胞的细胞核增大时，细胞通常不再是二倍体。研究证实高达75%的人类肿瘤为非整倍体。”



        2006年Heald从美国国立卫生研究院（NIH）获得了250万美金的资金，以支持她开展与“细胞器大小”相关的研究。



        Heald利用离心法从蛙卵中抽提出胞质成分，通过在其中添加新蛋白或抗体的方式阻断抽提物中的蛋白来探索细胞内的活性机制。进而Heald和Levy将实验从非洲爪蟾扩展到热带爪蟾。研究者们发现非洲爪蟾中的importinα浓度是热带爪蟾的三倍，而热带爪蟾中ntf2的浓度是非洲爪蟾的四倍。通过调整热带爪蟾卵抽提物中蛋白的水平，可使热带爪蟾的细胞核变得同非洲爪蟾的细胞核一样大。通过对这两种蛙类抽提物的研究，她们揭示了细胞核差异的机制。



        “我们现在知道了生理状态下细胞核大小差异的机制。但是对于细胞核大小与癌症的相关性以及其中的具体机制还不能得到一个明确的结论。”Heald说。



        Heald打算在接下来的研究工作中继续在非洲爪蟾和热带爪蟾中追踪可调控纺锤体大小的蛋白。纺锤体功能异常通常可导致细胞复制时发生错误的染色体分离，是导致癌症及非整倍体的重要原因。