大約150年前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，特殊的血細(xì)胞或能在機(jī)體免疫系統(tǒng)抵御感染和疾病方面扮演著關(guān)鍵角色。被稱之為中性粒細(xì)胞（neutrophils）的特定白細(xì)胞群的細(xì)胞核與大多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞核并不相同，大多數(shù)細(xì)胞具有剛性的圓形或橢圓形的細(xì)胞核，而中性粒細(xì)胞的不同之處在于其細(xì)胞核能采用類似于花瓣排列的多個(gè)小葉狀結(jié)構(gòu)。這些獨(dú)特核形狀就能允許中性粒細(xì)胞在全身游走從而識(shí)別并抵御外來(lái)入侵的病原體，盡管科學(xué)家們關(guān)于中性粒細(xì)胞在抵御感染方面了解了很多，但自從19世紀(jì)80年代以來(lái)，這種獨(dú)特的核形狀是如何進(jìn)行組裝的，他們依然知之甚少。

近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Nuclear morphology is shaped by loop-extrusion programs”的研究報(bào)告中，來(lái)自加利福尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究解析了中性粒細(xì)胞細(xì)胞核變形背后的奧秘。如今研究人員揭示了這些細(xì)胞核形狀組裝的分子機(jī)制，他們表示這是一個(gè)非常美麗的過(guò)程。

科學(xué)家揭秘中性粒細(xì)胞細(xì)胞核神秘形狀形成背后的分子機(jī)制

圖片來(lái)源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07086-9

文章中，研究人員將古老的染色步驟與先進(jìn)的技術(shù)（染色體構(gòu)象捕獲研究技術(shù)）相結(jié)合，揭示了中性粒細(xì)胞花瓣樣的細(xì)胞核是如何進(jìn)行組裝的，當(dāng)圓形細(xì)胞的染色體折疊成堆疊的DNA環(huán)時(shí)，中性粒細(xì)胞的基因組就缺乏這樣的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。值得注意的是，當(dāng)研究人員移除染色質(zhì)環(huán)時(shí)，祖細(xì)胞就會(huì)快速將圓形細(xì)胞核形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榛ò陿优帕?，就好像研究人員在中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的那樣，這種簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化就足以激活數(shù)千個(gè)與炎性基因程序相關(guān)的基因，這些炎性基因程序會(huì)促使中性粒細(xì)胞抵御入侵的細(xì)菌。

當(dāng)揭示了中性粒細(xì)胞的環(huán)狀組裝問(wèn)題后，研究人員認(rèn)為如今他們已經(jīng)掌握了指導(dǎo)新的細(xì)胞核形狀發(fā)展的指令；Murre博士表示，這或許有望開(kāi)啟免疫療法令人振奮的研究新篇章，從理論上來(lái)講，我們有可能改變細(xì)殺傷性免疫細(xì)胞的細(xì)胞核形狀以便我們能更容易地入侵復(fù)雜的實(shí)體環(huán)境，比如腫瘤等；從本質(zhì)上來(lái)講，這也可能會(huì)導(dǎo)致在效應(yīng)免疫細(xì)胞中設(shè)計(jì)出新的細(xì)胞核形狀，而這或許就是治療學(xué)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)新概念。

綜上，本文研究結(jié)果表明，在中性粒細(xì)胞祖細(xì)胞中，環(huán)狀擠壓程序能產(chǎn)生譜系特異性的染色質(zhì)架構(gòu)，從而允許染色體包裝成為在幾何上受限的小葉結(jié)構(gòu)，同時(shí)相關(guān)研究數(shù)據(jù)也為多形核結(jié)構(gòu)的組裝提供了藍(lán)圖，并指出了從頭工程化改造細(xì)胞核形狀從而促進(jìn)效應(yīng)細(xì)胞在密集致瘤環(huán)境中遷移的可能性。（生物谷Bioon.com）

參考文獻(xiàn)：

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