Wissenschaft

Wissenschaftler haben ein überraschendes mechanisches Verhalten des Zellkerns entdeckt

Es wurde angenommen, dass der Zellkern elastisch wie ein Gummiball ist. Es verformt sich und nimmt wieder seine Form an, wenn die Zelle durch Poren und zwischen Fasern im menschlichen Körper navigiert. Nun, Wissenschaftler von Texas A&M-Universität und die Universität von Florida haben herausgefunden, dass der Zellkern komplexer ist als bisher angenommen.

Sie fanden heraus, dass es sich eher wie ein Flüssigkeitstropfen als wie ein Gummiball verhält. Die Studie fordert einen neuen Blick darauf, wie die Kernform bei Krankheiten wie den folgenden anormal wird: Krebs.

Der Kern enthält ein Genom, das a enthält Funktion der Zelle und Verhalten. Missgebildete Kerne sind Warnsignale für Krankheiten wie Krebs. Es ist möglich, dass Krebszellen mit solch einem abnormalen Kern sich im ganzen Körper ausbreiten, ein Prozess, der als bekannt ist Krebs Metastasenwas möglicherweise tödlich sein kann.

Schon jetzt werden Beobachtungen der Kernform zur Diagnose von Krebs verwendet. Die Ursache der anomalen Kerne ist jedoch ein Rätsel geblieben. Es könnte möglich sein, neue Methoden zur Behandlung von Krebs zu entwickeln, indem Zellkernen geholfen wird, ihre normale Form wiederherzustellen, indem sie verstehen, wie sie abnormal gebildet werden.

Die Ergebnisse dieser Studie sind entscheidend für das Verständnis, wie eine Schutzschicht um den Kern, die so genannte Lamina, hilft, die Kernform aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig kriechen Zellen durch die gewundenen Bahnen durch Poren und um Gewebefasern herum.

In dieser Studie untersuchten Wissenschaftler das Kernverhalten, indem sie Fibroblasten in einen Miniatur-Hindernislauf aus kleinen, flexiblen Säulen mit einer Breite von 1/100 platzierten menschliches Haar. Der Zellkern musste sich zwischen die Säulen quetschen und durch dieses Labyrinth von Hindernissen kriechen.

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Die Wissenschaftler untersuchten die Bewegungen mit einem fortschrittlichen, hochauflösenden Mikroskop, das Bilder der dreidimensionalen Strukturen der Kerne aufnehmen konnte. Die Bildgebung zeigte auch, dass die Säulen tiefe Vertiefungen in der Kernoberfläche erzeugten. Dennoch wurde die Gesamtform des Kerns beibehalten, sodass der Kern die Hindernisse erfolgreich als flüssiger Tropfen passieren konnte, im Gegensatz zu einem federnden elastischen Gummiball.

Die Studie zeigte auch, dass sich die Kerne aufgrund eines Mangels an Lamin A/C, einer der regulären Proteinkomponenten der Lamina, in den Hindernissen verfangen. Der Befund zeigt, dass Laminat-Klimaanlagen dazu beitragen, die Oberflächenspannung des „nuklearen Tröpfchens“ aufrechtzuerhalten.

DR. Tanmay Lele, Unocal-Professorin am Institut für Biomedizinische Technik, sagte, „Unsere Arbeit weist auf einen grundlegenden Mechanismus hin, durch den der Zellkern seine Form behält und sein Genom schützt. Unsere Entdeckung hilft uns auch, besser zu verstehen, wie sich missgebildete Kerne bei Krebs entwickeln und wie wir sie möglicherweise wieder normalisieren können. Wir untersuchen jetzt die Auswirkungen des Tröpfchenmodells auf die bei Krebs häufig beobachteten abnormalen Kernformen.“

Zeitschriftenreferenz:

  1. Aditya Katiyar, Jian Zhang ua Der Nucleus weicht Hindernissen aus, indem er sich als Tröpfchen mit durch Lamin A/C vermittelter Oberflächenspannung verformt. Fortgeschrittene Wissenschaft, 2022; 9 (23): 2201248 DOI: 10.1002/advs.202201248

Lili Falk

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