nature communications:细胞在狭窄空间里挤来挤去的时候,细胞核得承受巨大的机械力挤压

Nature Communications杂志上有个挺有意思的发现:当细胞在狭窄空间里挤来挤去的时候,细胞核得承受巨大的机械力挤压。这种压力到底怎么改变了细胞内部的组织呢?研究人员设计了一个微流控装置,模拟了这种受限迁移的环境。他们用了MDA-MB-231这种乳腺癌细胞做实验,给细胞戴上了荧光标记蛋白,比如H2B-mGFP用来标记染色质,NPM1-mCherry则是专门盯住核仁的。 通过活细胞荧光成像还有PIV技术观察到,当细胞穿过2微米的窄缝时,细胞核发生了不对称的变形,这直接导致了染色质网络的重组。染色质在核的后面变得乱糟糟的,有了更多低密度的区域;而前面则比较均匀。这种前后不一致是因为核在挤压过程中染色质网络的局部重组造成的。 这个变化还会影响到核内的凝聚体。那些原本的核仁和核斑在挤过去的时候会发生融合和分裂。更有意思的是,新形成的凝聚体往往会先出现在细胞核的后面。研究人员还用53BP1、BRD4等模型蛋白做了实验,发现这些新生的凝聚体确实在尾随端更容易形成。因为这个地方的力学环境比较“软”,更利于液-液相分离发生。 研究者们还发现染色质的异质性可以调节相平衡。他们用DZNep药物来降低异质性时发现相分离被抑制了;而用山梨醇增加异质性后相分离反而增强了。这说明染色质的结构变化是能够直接调控核内相平衡的。 核后面的蛋白质局部浓度升高了,分配系数也变大了。这些变化都和相边界移动一起促进了凝聚体的形成。总的来说,这个机制模型告诉我们:当细胞受到挤压时,核内染色质网络局部重组导致后面出现更多开放的低密度区域。这些区域力学上更软、化学上更利于蛋白质富集与相分离。 这次研究首次系统地揭示了机械力是怎么通过染色质重组来影响核内相分离的。它为我们理解细胞迁移、癌症转移以及核机械感知提供了新的生物物理视角。未来如果结合单细胞基因组学的话,还能进一步探索凝聚体在机械信号转导和基因表达中的作用。