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Science:当感受到挤压时,细胞核会引导细胞逃离拥挤的空间

来源:本站原创 2020-10-20 16:11

2020年10月20讯/生物谷BIOON/---严重变形的威胁会引发一种快速的逃生反射,从而使得细胞从狭小的空间或拥挤的组织中移开并挤出。在一项新的研究中,来自巴塞罗那科技研究所、庞培法布拉大学和上奥地利应用科学大学的研究人员揭示了将细胞挤压到它的细胞核开始伸展的程度,会引发运动蛋白的激活,进而改变细胞的细胞骨架,使得它能够逃离拥挤的环境。相关研究结果发表在2020年10月16日的Science期刊上,论文标题为“The nucleus measures shape changes for cellular proprioception to control dynamic cell behavior”。
图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.aba2644。

每个细胞都有一个细胞核,每个细胞核都有一层将染色体与细胞的其他部分分开的膜。在静止状态下,核膜是松弛的,就像一个松散的购物袋。如今,在这项新的研究中,这些研究人员发现,当核膜受到挤压时,它表面上的褶皱会自行熨平,这会引发一连串事件,改变细胞骨架,最终帮助细胞逃离拥挤的环境。

论文第一作者、巴塞罗那科技研究所的博士生Valeria Venturini说,“我们的研究代表了一种观念变革:细胞核本身并不只是一种静态的遗传物质容器,而是一种动态的传感器,可被细胞用来感知周围的环境。细胞核拉伸的强度可预测反应的强度,这就为这种单细胞水平上的'战斗或逃跑(fight or flight)'反射提供了新的启示。了解这种感知变形、测量这种变形并做出相应反应的能力,可能对理解癌症生长和稳态等过程具有重要意义。”

这是这些研究人员首次能够解释单细胞如何测量和应对急性形状变形,即一种对其生存的真正威胁。

这种战斗或逃跑反射在不到一分钟的时间内被激活。当细胞逃离了它们的拥挤环境时就会逆转这种反射。

论文共同通讯作者、巴塞罗那科技研究所基因组调控中心首席研究员Verena Ruprecht博士说,“我们都熟悉传统的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉,但我们还依赖于鲜为人知的'第六感'---本体感受(proprioception)---我们感知身体姿势和运动变化的能力。了不起的是,这种感知也存在于单细胞水平。在这项新的研究中,我们首次表明,细胞核帮助细胞测量它们的形状变化,并调整它们的行为以适应可变组织微环境中的机械挑战。”

这些研究人员使用来自斑马鱼胚胎的原代细胞来研究这种细胞反射。与此同时,来自法国巴黎居里研究所、瑞士苏黎世联邦理工学院、英国伦敦国王学院和奥地利维也纳儿童癌症研究所的研究人员在同期Science期刊上发表了另一项新的研究(Science, 2020, doi:10.1126/science.aba2894),在免疫细胞和癌细胞中发现了同样的反射,这表明它在不同物种中和在成年后是保守的。

人体是由数万亿个细胞组成的,这些细胞同样需要多种感觉来完成它们在特定组织中的任务。从单个细胞的角度来看,它的环境是一个拥挤的地方,存在着多种类型的物理约束和机械力。

这些条件会引起细胞形状的变化,从而威胁到组织的完整性。细胞需要在胚胎发育过程中和成年后能够应对这些物理挑战,但是它们如何测量自己的形状并使自己的行为适应周围环境一直是一个悬而未决的问题。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Valeria Venturini et al.The nucleus measures shape changes for cellular proprioception to control dynamic cell behavior. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba2644.

2.Zhouyang Shen et al. A cellular sense of space and pressure. Science, 2020, doi:10.1126/science.abe3881.

3.When feeling the pinch, nuclei instigate cells to escape crowded spaces
https://phys.org/news/2020-10-nuclei-instigate-cells-crowded-spaces.html


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