细胞的微小成分表示整体动物的大小

微小蠕虫细胞内的微小斑点正在揭示决定各种生物体大小的潜在机制。在最近的一系列研究中，科学家已经解开了核仁的重要性，细胞核是一种分散在整个细胞核中的微小结构，在细胞发育过程中。现在，研究人员已经发现，大小核仁与生物体的大小而变化，特定物种内，核仁与生物体的大小有关。

到目前为止，研究人员已经注意到仅在一个物种内的联系 - 普林斯顿的研究人员检查了不同癣变异之间核仁的大小差异。但首席研究员Clifford Brangwynne表示，这种变异为理解核仁有助于机体生长的机制提供了重要的见解。“我们认为理解核仁如何组装以及这种组装在不同大小的细胞中如何变化可以帮助我们发展对细胞生长控制的物理和化学理解，”化学和生物工程助理教授Brangwynne说。

在2016年10月4日发表在Cell Reports上的一篇文章中，研究人员使用常见的蛔虫秀丽隐杆线虫来探索细胞核与细胞大小的关系。生物学家认为C. elegans蠕虫是一种“ 模式生物 ”，因为它的结构和遗传学相对简单，但却提供了对人类生物学的见解。

研究人员首先测量了整个生长蠕虫的大小以及构成生物体的单个细胞的体积。然后，他们在核仁中的蛋白质上添加了一个荧光标记，并测量了荧光的浓度，告诉他们核仁的大小。科学家们发现，蠕虫细胞与整个生物体的比例完全成熟。类似地，核仁的大小随着细胞的大小线性增加。因此，微小的核仁与整个蠕虫的大小完全相关。

然后研究人员用两种突变体蠕虫测试了这种趋势的稳健性，这两种突变体具有遗传变化，可以帮助阐明潜在的分子机制。其中一种突变体蠕虫的生长速度大约是其他突变体的两倍，研究人员对其原因感兴趣。在显微镜定量蠕虫生长之后，他们发现蠕虫核仁的大小反映了大小差异：较大的突变体具有较大的核仁。

“我们没有找到我们所期望的，” 研究人员斯蒂芬妮韦伯说。韦伯曾在普林斯顿大学担任博士后研究项目，现在是麦吉尔大学的助理教授。自19世纪以来，人们已经研究了更为人熟知的细胞核 - 细胞内遗传物质的中心库 - 作为细胞大小的指标，并发现了强烈的相关性。然而，在生长旺盛的生物体的背景下，结果证明核仁的大小而不是细胞核是细胞大小的关键预测因子。

核仁是令人着迷的结构，微小的蛋白质和RNA液滴，像松饼上的罂粟籽一样洒在细胞核中。在之前的研究中，Brangwynne的团队发现这种结构实际上非常复杂，并且包含与洋葱类似的不同成分的层。核仁在蛋白质的产生中起关键作用。正如韦伯所说，“核仁驱动细胞生长和生物体生长，因为它们需要指数生成蛋白质。”

这些发现强调核仁是细胞生长和细胞大小的驱动力，并揭示了大多数癌症中核仁扩大的原因。癌症的无节制生长可能比正常生长的细胞需要更多的蛋白质。通过探索连接细胞生长和核仁大小的机制和复杂的相互作用，科学家们正在发现对新癌症疗法潜在发展的重要理解水平。