Nature:重磅!首次解析出細胞核骨架的三維分子結構

2020-11-29 生物谷

圖片來自Yagmur Turgay/瑞士蘇黎世大學。


2017年3月5日/

生物谷

BIOON/---在一項新的研究中，來自瑞士、美國和以色列的研究人員利用三維電子顯微技術首次成功地在分子解析度上闡明細胞核的核纖層（lamina）結構。這個核骨架（即核纖層）讓高等真核生物中的細胞核保持穩定，並且參與

遺傳

物質組裝、激活和複製。肌肉萎縮症和過早衰老等疾病是由編碼核纖層蛋白（lamin）的基因發生突變導致的。如今，人們能夠更加高效地研究這些疾病。核纖層蛋白是核纖層的主要組分。相關研究結果於2017年3月1日在線發表在

Nature

期刊上，論文標題為「The molecular architecture of lamins in somatic cells」。

與

細菌

相比，在真核生物中，

遺傳

物質位於細胞核中。細胞核的外層是由核膜組成的。核膜含有很多核孔。分子通過這些核孔進出細胞核。在核膜下方是核纖層。核纖層是細長的網絡結構，僅幾

納米

厚。它讓細胞核保持穩定，並且讓細胞核中的DNA免受外面的影響。再者，核纖層在細胞核內發生的至關重要的過程（如染色體組裝，基因激活，以及細胞分裂之前的

遺傳

物質複製）中起著關鍵性的作用。

解析出天然環境中的核纖層的詳細三維結構圖

如今，在瑞士蘇黎世大學生物化學系

細胞生物學

教授Ohad Medalia的領導下，一個研究團隊首次成功地詳細闡明哺乳動物細胞中的核纖層的分子結構。他們利用低溫電子斷層掃描術研究了小鼠的成纖維細胞。論文第一作者Yagmur Turgay解釋道，「這種技術將電子顯微術和斷層掃描術結合在一起，能夠在準自然狀態下可視化三維觀察細胞結構。」這些細胞在零下190度下凍存在液態乙烷中而無需事先接受有害化學物的處理，因而將細胞結構保持在它們的原始狀態。

Yagmur Turgay在描述這種核骨架的結構時，說道，「這種核纖層蛋白網絡結構大約14

納米

厚，直接位於核膜的核孔複合物下方，由或多或少密集堆積的區域組成。」這種核骨架是由薄薄的具有不同長度的細長結構（即核纖層蛋白絲）組成的。這些核纖層蛋白絲僅3.5

納米

厚，要比形成位於高等生物中的細胞核外面的細胞骨架的那些結構更薄和更加脆弱。

用於研究早衰症和肌肉萎縮症的新方法

這些核纖層蛋白絲的構成單元是兩種蛋白---A型和B型核纖層蛋白。核纖層蛋白由一種長柄結構和一種球狀結構域組成。核纖層蛋白編碼基因中發生的單個突變導致幾種嚴重的疾病，如早衰症、肌肉萎縮症、脂肪代謝障礙和神經病變。Ohad Medalia作出結論，「在未來，低溫電子斷層掃描術將能夠讓我們詳細地研究健康人和攜帶核纖層蛋白編碼基因突變的患者在核纖層結構上存在的差異。」這種方法允許人們在分子水平上開發新的疾病模型，從而為開發新的治療性幹預鋪平道路。（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷app。原始出處：Yagmur Turgay, Matthias Eibauer, Anne E. Goldman et al. The molecular architecture of lamins in somatic cells. Nature, Published online 01 March 2017, doi:10.1038/nature21382.

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