内在的变形者:解开细胞核神秘形状的 150 年之谜

内在的变形者:解开细胞核神秘形状的 150 年之谜

一项开创性的研究揭示了中性粒细胞如何形成其独特的核结构,解开了 1880 年代的一个谜团。这一发现可以通过设计具有新核形状的免疫细胞来增强其抗病能力,从而彻底改变免疫疗法。

科学家可能能够将免疫细胞引导到患病区域。近 150 年前,科学家们发现,专门的血细胞在免疫系统抵御感染和疾病方面起着至关重要的作用。

这些白细胞的某些组,现在称为中性粒细胞,其细胞核的结构与大多数细胞核截然不同。大多数细胞具有刚性的圆形或椭圆形细胞核,但中性粒细胞的不同之处在于它们的细胞核采用多个小叶结构,类似于花瓣排列的结构。

独特的核结构

这些独特的核形状使中性粒细胞能够遍布全身,以识别和对抗入侵的病原体。虽然现在对中性粒细胞在对抗感染中的作用知之甚少,但自 1880 年代以来,这种奇特的核结构是如何组装的一直是个谜。

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中性粒细胞是对入侵细菌的第一反应,其细胞核不是像大多数其他细胞那样均匀圆形,而是分成多个花瓣或裂片,使它们能够迁移到人口稠密的组织中。在这里,它们在许多红细胞的陪伴下显示在人骨髓(紫色细胞)中。图片来源:王焕友博士

理解的突破

加州大学圣地亚哥分校生物科学学院博士后学者Indumathi Patta和Cornelis Murre教授与克利夫兰诊所基金会的Ming 胡博士合作,破译了中性粒细胞核的变形难题。

 

“我们现在知道这些核形状是如何组装的,这是一个美丽的过程,”分子生物学系的杰出教授Murre说。

机制揭晓

研究人员将古老的染色程序与先进的技术相结合,称为染色体-构象-捕获研究,揭示了花状细胞核是如何组装的。虽然圆形细胞的染色体折叠成堆叠的DNA环束,但中性粒细胞基因组缺乏这样的环。值得注意的是,当研究人员去除染色质环时,祖细胞迅速将圆形核形状转化为花瓣排列,就像在中性粒细胞中发现的花瓣排列一样。这种简单的转换也足以激活数千个与炎症基因程序相关的基因,使中性粒细胞能够对抗入侵的细菌。

在揭开了中性粒细胞环组装问题的面纱后,研究人员现在相信他们有指导新核形状发展的指令。

对免疫疗法的影响

“这可能会为免疫疗法开启一个令人兴奋的新篇章,因为从理论上讲,应该有可能改变杀伤性免疫细胞的核结构,以便它们能够更容易地侵入复杂的固体环境,如肿瘤,”Murre说。“从本质上讲,这可能导致在效应免疫细胞中设计新的核形状,这是治疗开发中的一个新概念。

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