細胞如何控制核大小變得更加清晰-可以更好地了解癌癥和衰老過程
一個多世紀(jì)以來,科學(xué)家們首次觀察到細胞及其細胞核之間的比例保持恒定,研究人員現(xiàn)在更接近于如何發(fā)現(xiàn)它們。細胞周期,細胞生長和分裂過程中看到子細胞再次分裂,并且細胞核同時與細胞分開并擴大。這種串聯(lián)增強所涉及的機制已被證明是細胞生物學(xué)中尚未解決的問題之一 - 細胞越大,細胞核越大,但控制這種比例增大的是什么?
廣島大學(xué)助理??教授Kazunori Kume通過對酵母細胞的最新研究發(fā)現(xiàn),細胞核對遺傳物質(zhì)(mRNA)和蛋白質(zhì)的囤積導(dǎo)致其膨脹。他進一步提出,通過控制mRNA和蛋白質(zhì)從細胞核轉(zhuǎn)運到包圍的液體細胞質(zhì)和通過脂質(zhì)合成提供的核膜的量,可以實現(xiàn)這種腫脹。
眾所周知,細胞和細胞核之間的一致大小比例隨年齡或癌癥而變化,希望這些新發(fā)現(xiàn)有助于理解身體退化及其預(yù)防。
酵母是一種單細胞生物,具有許多特征和大小,類似于人類和其他真核生物中發(fā)現(xiàn)的細胞。對于這一最新發(fā)現(xiàn),來自HU健康老齡研究中心的Kume助理教授對裂殖酵母基因組進行了全面檢索,希望找到確定細胞核大小的難以捉摸的基因。
在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)的5000個基因中,2000個是細胞生長所必需的,所以他看了另外3000個基因,希望有些可能參與控制細胞核的大小。分離除去這3000個基因中的每一個,并在顯微鏡下觀察所得的突變酵母細胞。
通過記錄每個所得細胞及其細胞核的尺寸,他能夠計算細胞與細胞核的比例 - 這是一個有成效的艱苦過程。他發(fā)現(xiàn)14個基因的缺失導(dǎo)致細胞與核之間的比例比通常的0.08更高,這表明它們是這個比例維持的原因。
對這些細胞核的進一步研究表明,將mRNA從細胞核內(nèi)部轉(zhuǎn)運到細胞的細胞質(zhì)中所需的通常機制是缺陷 - 這意味著mRNA無法排出。
mRNA分子含有用于產(chǎn)生蛋白質(zhì)的遺傳信息,并且真實地形成,對較大突變核的分析顯示它們不僅含有較高濃度的mRNA,而且含有mRNA衍生的蛋白質(zhì),導(dǎo)致它們膨脹。
還發(fā)現(xiàn)這種核腫脹依賴于脂質(zhì)生成,這是核膜擴張所需的。有趣的是,研究人員發(fā)現(xiàn),即使單獨破壞脂質(zhì)生成也會使核膜生長失調(diào),導(dǎo)致核大小增加。
雖然這項研究對細胞與細胞核比率維持有關(guān),但Kume助理教授承認,在他們完全理解正在發(fā)生的事情之前還有很長的路要走:“現(xiàn)在有很多問題需要回答 - 是什么引發(fā)了這些問題膜的變化?核擴張會導(dǎo)致癌癥或由此引起的嗎?導(dǎo)致這些特定基因發(fā)生突變的原因是什么?這項研究只是邁向未知的第一步。這意味著我現(xiàn)在已經(jīng)有了追隨者和更多未解之謎。“
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