新研究闡釋粒細胞細胞核分葉的全新分子機制

粒細胞（granulocytes）（包括中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞）是機體內天然免疫反應的重要組成部分，廣泛參與病原清除、損傷修復、癌癥等病理過程。粒細胞的功能異常，可能導致嚴重感染、組織損傷、免疫紊亂等嚴重后果。正因如此，深入理解粒細胞的細胞生物學特性有著關鍵的基礎科學和應用意義。值得注意的是，粒細胞具有區別于其它免疫細胞或非免疫細胞的重要特征，其細胞核展現出明顯的分葉現象（nuclear segmentation），尤其是中性粒細胞的細胞核可有多達4個及以上的分葉結構。早期的臨床研究發現，細胞核內部核纖層蛋白受體LBR基因突變可以導致粒細胞的核分葉減少，表現為Pelger–Hu?t anomaly。然而，目前對于粒細胞的核分葉形態建成過程及相關分子組分的認識仍極為匱乏。

在此項發表于PNAS的研究中，北京大學生命科學學院、生命科學聯合中心郭強研究員和楊競研究員課題組合作探索，揭示Vimentin蛋白作為粒細胞核分葉的全新組分。首先，本項研究利用細胞原位冷凍電子斷層掃描技術（Cryo-ET），在領域中**報道粒細胞的核分葉區細胞質內存在中間纖維束結構，并通過分析核膜的形變模式推測出纖維束對核膜具有作用力。隨后，通過轉錄組學分析和免疫電鏡成像，鑒定Vimentin蛋白是這一獨特結構的組成部分。重要的是，在非免疫細胞（如HEK293細胞）外源性表達Vimentin蛋白足以引發核分葉現象。反之，在小鼠中遺傳學敲除Vimentin蛋白完全破壞粒細胞的核分葉區細胞質內原本存在的中間纖維束。相應的，粒細胞（中性粒細胞和嗜酸性粒細胞）核分葉顯著減少，表明Pelger–Hu?t anomaly可能由不同基因突變引發。

綜合以上，本研究發揮交叉優勢整合多學科手段，在領域中**報道中間纖維蛋白Vimentin參與粒細胞核分葉的分子機制，為深入闡明這一經典的細胞生物學現象開辟新視角。

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