Nature：科学家揭秘中性粒细胞细胞核神秘形状形成背后的分子机制

大约150年前，科学家们发现，特殊的血细胞或能在机体免疫系统抵御感染和疾病方面扮演着关键角色。被称之为中性粒细胞（neutrophils）的特定白细胞群的细胞核与大多数细胞的细胞核并不相同，大多数细胞具有刚性的圆形或椭圆形的细胞核，而中性粒细胞的不同之处在于其细胞核能采用类似于花瓣排列的多个小叶状结构。这些独特核形状就能允许中性粒细胞在全身游走从而识别并抵御外来入侵的病原体，尽管科学家们关于中性粒细胞在抵御感染方面了解了很多，但自从19世纪80年代以来，这种独特的核形状是如何进行组装的，他们依然知之甚少。

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Nuclear morphology is shaped by loop-extrusion programs”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究解析了中性粒细胞细胞核变形背后的奥秘。如今研究人员揭示了这些细胞核形状组装的分子机制，他们表示这是一个非常美丽的过程。

科学家揭秘中性粒细胞细胞核神秘形状形成背后的分子机制

图片来源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07086-9

文章中，研究人员将古老的染色步骤与先进的技术（染色体构象捕获研究技术）相结合，揭示了中性粒细胞花瓣样的细胞核是如何进行组装的，当圆形细胞的染色体折叠成堆叠的DNA环时，中性粒细胞的基因组就缺乏这样的环状结构。值得注意的是，当研究人员移除染色质环时，祖细胞就会快速将圆形细胞核形状转变为花瓣样排列，就好像研究人员在中性粒细胞中发现的那样，这种简单的转化就足以激活数千个与炎性基因程序相关的基因，这些炎性基因程序会促使中性粒细胞抵御入侵的细菌。

当揭示了中性粒细胞的环状组装问题后，研究人员认为如今他们已经掌握了指导新的细胞核形状发展的指令；Murre博士表示，这或许有望开启免疫疗法令人振奋的研究新篇章，从理论上来讲，我们有可能改变细杀伤性免疫细胞的细胞核形状以便我们能更容易地入侵复杂的实体环境，比如肿瘤等；从本质上来讲，这也可能会导致在效应免疫细胞中设计出新的细胞核形状，而这或许就是治疗学发展过程中的一个新概念。

综上，本文研究结果表明，在中性粒细胞祖细胞中，环状挤压程序能产生谱系特异性的染色质架构，从而允许染色体包装成为在几何上受限的小叶结构，同时相关研究数据也为多形核结构的组装提供了蓝图，并指出了从头工程化改造细胞核形状从而促进效应细胞在密集致瘤环境中迁移的可能性。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Patta, I., Zand, M., Lee, L. et al. Nuclear morphology is shaped by loop-extrusion programs. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-07086-9