Nature子刊：干細胞通過改變結(jié)構(gòu)可以對機械力產(chǎn)生反應(yīng)

　　近日，威正翔禹生物發(fā)現(xiàn)一項刊登于國際雜志Nature Cell Biology上的研究報告中，來自科隆大學的研究人員通過研究揭示了干細胞如何通過改變其細胞核中DNA的組裝方式來感知并且對外部機械力做出反應(yīng)，同時研究者還發(fā)現(xiàn)基因的表達是干細胞分化所必不可少的。

　　不管是皮膚細胞還是大腦細胞，所有細胞都分享著相同的遺傳代碼，然而這些細胞通常會處于不同類型的機械環(huán)境和機械壓力中，比如大腦組織非常柔軟，而骨頭又非常堅硬；研究者已經(jīng)知道細胞可以通過改變其結(jié)構(gòu)和基因表達以更好地適應(yīng)特殊環(huán)境來對外部力量產(chǎn)生反應(yīng)，同時這也可以幫助細胞更好地發(fā)揮功能，但目前這種調(diào)節(jié)背后的分子機制研究者尚不清楚。

　　研究者Huy Quang Le說道，當皮膚遇到毒物侵害、損傷、紫外照射以及機械應(yīng)變時，期就可以保護我們抵御外部壓力，因此對壓力產(chǎn)生反應(yīng)對于皮膚細胞而言非常重要。本文中研究者通過研究揭示了皮膚細胞對作用力產(chǎn)生反應(yīng)的機制，研究者Le及同事利用了一種特殊的機械設(shè)備將皮膚干細胞培養(yǎng)液置于和機體組織內(nèi)部經(jīng)歷的相似機械性拉伸中，隨后研究者利用新一代的測序技術(shù)對這些處于機械壓力狀態(tài)的干細胞內(nèi)部的基因表達進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干細胞中數(shù)千個基因的表達被下調(diào)了，而且很少有基因的表達被上調(diào)。

　　進一步深入研究，研究者發(fā)現(xiàn)機械拉伸力量可以誘導細胞核中DNA的包裝發(fā)生全面變化，從而就會導致細胞轉(zhuǎn)錄活性出現(xiàn)全面的抑制，這就意味著很少有DNA可以被轉(zhuǎn)錄翻譯形成新型蛋白質(zhì)；然而對于干細胞分化而言，其往往需要轉(zhuǎn)錄大量的基因來獲得特殊的結(jié)構(gòu)和功能，最終在機械拉伸的作用下，受到拉伸的干細胞就不會在分化信號存在的情況下進行分化了，因此研究者或許就可以通過對干細胞施加機械力來改變細胞中DNA的結(jié)構(gòu)組織。

　　通過深入理解DNA重排的細胞機制后，研究者發(fā)現(xiàn)，機械力可以在核被膜上被感知，而核被膜是包圍DNA的結(jié)構(gòu)，其可以將DNA同細胞其它組分分開。研究者指出，進行機械力感知的關(guān)鍵分子是一種名為emerin的蛋白質(zhì)，emerin可以將細胞核同DNA的結(jié)構(gòu)骨架聯(lián)系起來； emerin蛋白會在Emery-Dreifus肌肉萎縮癥患者機體出現(xiàn)突變，這種肌肉萎縮癥會引發(fā)患者機體的機械拉伸性組織出現(xiàn)退化變性，比如骨骼肌、心臟等。目前研究者并不清楚這種疾病的發(fā)病機制，同時該病也沒有有效的療法，研究者希望可以揭示引發(fā)該疾病發(fā)生的根本原因。

　　最后研究者表示，隨著組織的機械特性隨著年齡增長發(fā)生改變，我們的另一個研究目標就是理解老化的干細胞如何感知作用力的存在，以及干細胞周圍組織機械特性的改變?nèi)绾蝸砀淖兝匣杉毎兄饔昧Φ臋C制。

　　（來源：生物谷）