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超分辨顯微鏡揭示了在核膜的內面層蛋白網狀的這種結構
科技科學
何云
2017-09-11 11:29:58

 動物王國的所有生物都有一件物件:核膜。它包裹著細胞的基因核心,這層膜與所有附著的蛋白質一起,在生物功能中起著至關重要的作用。但是,盡管它非常重要,但它的詳細架構現在仍然沒有。

一個醫學生物學研究所的科學家們已經構建了一種納米級的哺乳動物核膜的模型,這種物質的線狀蛋白質叫做層狀結構。核纖層蛋白不僅為核膜提供支持,還參與了細胞分裂、染色質組織和DNA修復等工作。核纖層蛋白的突變與十幾種人類疾病有關,包括肌肉萎縮癥、心臟病和早衰癥。

由于核外圍的蛋白質和DNA分子非常擁擠,因此很難用光學或電子顯微鏡來確定核纖層蛋白的排列。現在,研究小組使用了超分辨率的顯微鏡來超越常規顯微鏡的能力,并記錄單片層分子的位置。

科研人員解釋了這個過程。“融合 10,000張照片,每個熒光標記的核纖層蛋白似乎都是一個亮點。”隨后,科研人員運用數學技術將這些斑點聯系起來。結果發現,由不同類型的層合板組成的不規則的長絲網絡覆蓋了整個核內表面,”科研人員說。“重要的是,a型和b型的核纖層蛋白只與同一類型的其他核纖層蛋白聯系在一起,形成獨立的網絡。”

雖然不同的層蛋白幾乎相同,但它們會與稍顯不同的蛋白質相互作用,產生不同的功能。例如,a型核纖層蛋白與一種蛋白質結合,這是細胞膜上的孔的一部分。核膜有孔,可以在細胞核和其他細胞之間傳遞物質。這些通道被稱為核孔復合體(NPCs),這看起來就像一個籃球網。紫膠和一種蛋白質的相互作用可能意味著紫膠纖維在核膜中調節NPCs的分布,這一機制可能與早衰癥的發展有關。

科員人員說,團隊的下一個挑戰是更好地理解核纖層蛋白網絡的不同功能,并探索它們與其他核部件的相互作用。他們的發現或許可以解釋,即使是核心層組織的細微變化,也會導致一系列令人眼花繚亂的人類疾病。

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