心脏病 白血病与细胞核功能障碍有关

我们把东西放进一个容器里，以保持它们的组织性和安全性。在细胞中，细胞核也有类似的作用:使DNA在包膜中受到保护并保持完整。但是索尔克研究所的科学家们在11月2日的《基因与发展》杂志上发表的一项新研究表明，这种细胞容器对其内容物起作用，从而影响基因的表达。

索尔克大学的马丁·赫策教授同时也是杰西和卡里尔·菲利普斯基金会的主席。他说:“我们的研究表明，核膜不是许多生物学家认为的被动外壳，而是一种主动的调节结构。”“它不仅与基因组的某些部分相互作用以驱动基因表达，而且在某些部分出现故障时，它还可能导致疾病过程。”

索尔克的研究小组利用一系列分子生物学技术发现，核膜中的两种蛋白质，以及它们形成的跨膜复合物，与DNA片段活跃地联系在一起，从而触发关键基因的表达。更好地理解这些更高层次的功能可以帮助我们深入了解那些似乎与功能失调的核膜成分有关的疾病，比如白血病、心脏病和衰老障碍。

从历史上看，核膜的主要作用被认为是保持细胞核的内容物与细胞的其他部分在物理上分离。至少有30种不同蛋白质的复合物，称为核孔蛋白，在膜中形成通道(孔)，控制进出的物质。但是，正如Hetzer实验室在核孔蛋白方面的工作所显示的那样，这些核孔复合物(NPCs)不仅仅是进入细胞核的通道，还对细胞核内的DNA具有令人惊讶的调节作用。

索尔克研究所的科学家、这篇论文的第一作者阿凯兹•伊巴拉(Arkaitz Ibarra)表示:“发现基因组的关键调控区域实际上位于核孔，这是非常出人意料的。”“更重要的是，核孔蛋白对这些基因组位点的功能至关重要。”

出于对核孔蛋白可能与DNA所有区域相互作用的好奇，研究小组转向了人类骨癌细胞系。科学家们使用一种叫做DamID的分子生物学技术来确定两个核孔蛋白Nup153和Nup93是在哪里与基因组接触的。然后他们使用了其他一些测序技术来了解哪些基因在这些区域受到影响，以及如何受到影响。

索尔克的研究小组发现，Nup153和Nup93与被称为“超级增强子”的基因组片段相互作用，这种增强子有助于确定细胞的身份。由于我们体内的每一个细胞都有相同的DNA，肌肉细胞与肝细胞或神经细胞的不同之处在于，细胞内的哪些特定基因被激活或表达。在Salk的研究中，发现Nup153和Nup93的存在可以调节超增强子驱动基因的表达，而沉默任何一种蛋白的实验都会导致这些区域的基因表达异常。肺癌细胞系中进一步的实验验证了骨癌线结果:Nucleoporins在全国人大被发现与多个super-enhancer区域驱动基因表达,而实验,改变了人大蛋白相关基因表达错误,即使蛋白质仍然执行他们的主要角色,守门的细胞膜。

Ibarra说:“令人难以置信的是，我们可以在不影响它们的通道作用的情况下干扰蛋白质，但附近的基因表达仍然出错。”

这一结果支持了其他研究，即细胞膜的问题与心脏病、白血病和早衰症(一种罕见的早衰综合症)有关。

“人们认为核膜只是一种保护屏障，这也许就是它最初进化的原因。”但还有很多我们不了解的监管层面。这是一个非常重要的领域，因为到目前为止，每一种膜蛋白都被研究发现是突变或定位错误的，似乎都会导致人类疾病。