2018-10-05 23:12:01
科学家得到了细胞核的下降

一组物理学家设计了一种新的策略,利用人类细胞核内自然发生的运动来测量细胞核及其组成部分的物理特性。该方法揭示了人类的核仁表现为液滴,为揭示不健康细胞的物理特性提供了一种潜在的新方法,例如那些与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症相关的细胞。

纽约大学物理学助理教授、研究的资深作者亚历山德拉·齐多夫斯卡解释说:“这种非侵入性的测量活细胞核材料特性的策略可以产生对理解细胞核至关重要的知识。”该研究发表在最新一期的《物理评论快报》( PRL )上。“我们认为,这种方法的进一步发展对疾病诊断和治疗都有潜在的巨大影响。"

这项研究的其他研究人员包括纽约大学博士生克里斯蒂娜·卷柏和香农·哈雷,她在工作时是纽约大学艺术与科学学院的本科生,现在是加州大学伯克利分校的博士生。
细胞核及其成分的材料特性对所有细胞过程都至关重要,因为它们影响最基本的生物过程,例如从DNA分子中读出遗传信息,将其转录为RNA,以及将其翻译为蛋白质。

特别是,核质的粘度,或者细胞核内溶液的厚度,会影响分子和细胞器在细胞核内移动的速度和距离。科学家相信这些物质特性在许多人类疾病中会发生变化。然而,测量它们一直是一个长期的挑战——以前的方法依赖于被细胞反应所阻碍的干预。

在PRL研究中,研究人员旨在通过利用人类细胞核内自然发生的细胞动力学和事件来推断细胞核的物理特性及其活细胞中的成分来克服这一问题。

具体来说,他们部署了双色高分辨率旋转圆盘共聚焦显微镜,这是一种记录活细胞空间和时间行为的成像技术。使用这项技术,他们监测核仁形状的变化,核仁是核仁内部最大的结构,在核仁融合过程中,以及核仁表面的微小波动。

Zidovska指出,值得注意的是,核仁融合在人类细胞的生命周期中发生过几次,但是没有办法预测核仁在何时何地发生。因此,她补充道,要发现融合,人们需要在正确的时间里寻找正确的地方。

齐多夫斯卡和她的团队开发了一种新的实验程序来捕捉这些难以捉摸的融合事件。

这种非侵入性的方法避免了破坏自然发生的细胞活动,同时作为进入这些动态的窗口。结果,它检测到了以前未知的细胞方面。
特别是,该方法显示人类核仁的行为像液滴。此外,它允许科学家测量周围核质的物理性质——这一进展表明,围绕核仁液滴的核质具有极高的粘度;事实上,它比蜂蜜高100倍,这减缓了健康细胞中核仁液滴的聚结。

齐多夫斯卡观察到:“考虑到核仁正在积极转录DNA,缓慢的聚结可能会阻止核仁转录被破坏,从而有助于确保细胞的健康。”
相比之下,她补充道,众所周知,人类核仁在许多疾病中会改变其形状和大小,如癌症、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症以及人类衰老。通过理解驱动这些变化的力,例如核仁液滴粘度的可能差异,科学家可以更好地理解健康细胞和患病细胞中的核仁和细胞核。

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