物理科学科学家们对细胞的细胞核进行了研究 [复制链接]

物理科学：科学家们对细胞的细胞核进行了研究！

一组物理学家设计了一种新的策略，利用人体细胞核内的自然发生的运动来测量细胞核及其成分的物理特性。该方法揭示了人类核仁表现为液滴，为照射不健康细胞的物理特性提供了一种潜在的新手段，例如与阿尔茨海默氏症和帕金森氏病相关的细胞。

人核在核仁聚结过程中具有荧光标记的染色质（绿色）和两个核仁（紫色）。图片来源：ChristinaCaragine和AlexandraZidovska，纽约大学物理系。

“这种用于测量活细胞核中材料特性的非侵入性策略可以产生对于理解细胞核至关重要的知识，”纽约大学物理学助理教授兼研究高级作者亚历山德拉·齐多夫斯卡解释说。最新一期的物理评论快报（PRL）。“我们认为这种方法的进一步发展可能对疾病的诊断和治疗产生重大影响。”

该研究的其他研究人员包括纽约大学博士生ChristinaCaragine和纽约大学艺术与科学学院的本科生ShannonHaley，现在是加州大学伯克利分校的博士生。

核仁液滴（红）用荧光标记的染色质（绿色）人细胞核内的聚结。图片来源：ChristinaCaragine和AlexandraZidovska，纽约大学物理系。

细胞核及其成分的物质特性对于所有细胞过程都是至关重要的，因为它们影响最基本的生物过程，例如从DNA分子读出遗传信息，将其转录成RNA，以及将其翻译成蛋白质。

特别地，核质的粘度或细胞核内溶液的厚度影响分子和细胞器在细胞核内移动的速度和程度。科学家相信这些材料的性能在许多人类疾病的发生变化。然而，测量它们一直是一个长期的挑战-以前的方法依赖于细胞对它们的反应所阻碍的干预措施。

在PRL研究中，研究人员旨在通过在人类细胞核内使用天然存在的细胞动力学和事件来推断细胞核及其在活细胞中的成分的物理特性来克服这一问题。

具体而言，他们部署了双色高分辨率旋转盘共聚焦显微镜，这是一种记录活细胞空间和时间行为的成像技术。使用这种技术，他们监测核仁形状的变化，细胞核内的最大结构，在它们的融合过程中以及它们表面的微小波动。

值得注意的是，核仁融合在人体细胞的生命周期中发生了几次，但是没有办法预测细胞核何时何地会发生，Zidovska指出。因此，为了发现融合，她补充说，需要在正确的时间看正确的地方。

两个聚结核仁的时间演变，其中颜色随着从青色到紫色的时间而变化。图片来源：ChristinaCaragine和AlexandraZidovska，纽约大学物理系。

Zidovska和她的团队开发了一个新的实验程序，捕捉这些难以捉摸的融合事件。

这种非侵入性方法避免破坏自然发生的细胞活动，同时充当这些动态的窗口。结果，它检测到以前未知的细胞的各个方面。

特别地，该方法显示人核仁表现得像液滴。此外，它允许科学家测量周围核质的物理性质-这一进展表明核仁液滴周围的核质具有极高的粘度;事实上，它比蜂蜜高倍，这减缓了健康细胞中核仁液滴的聚结。

“考虑到核仁正在积极转录DNA，缓慢的聚结可能会阻止核仁转录被破坏，从而有助于确保细胞的健康，”Zidovska说。

相比之下，她补充说，已知人类核仁会在许多疾病中改变其形状和大小，例如癌症，阿尔茨海默氏症和帕金森症，以及人类衰老。通过了解驱动这些变化的力量，例如核仁液滴粘度的可能差异，科学家们可以更好地了解健康和患病细胞中的核仁和细胞核。