兩篇Science發布驚人發現：細胞的“瑜伽”特技

　　細胞會做一些你在瑜伽課上絕對不應該嘗試的動作。例如，當免疫細胞追捕入侵微生物時，它們會扭曲自身插進其他細胞之間的窄縫中。但它們要付出代價：發表在《科學》（Science）雜志上的兩項新研究揭示，這些柔性特技可導致細胞核膜破裂，損害它的DNA。研究結果有可能最終能讓研究者們設計出一些藥物來阻止癌細胞遷移至新位點（Science提出癌癥轉移新學說 ）。

　　德國埃爾蘭根紐倫堡大學生物物理學家Ben Fabry（未參與這一研究工作）說：“這是一個非常驚人的發現。多年來我一直在觀察細胞擠過狹窄的空間，但我從未注意到它。”

　　觀察到細胞在設法穿過小孔（有時不到它們身體寬度的四分之一）時進行的扭曲和翻轉，“你幾乎都替它們感到疼痛，”法國Curie研究所細胞生物學家Matthieu Piel說。但由于細胞是柔軟的，研究人員本以為這些扭曲不會造成任何的損傷。然而細胞核比細胞其余的部分更硬，它可能無法承受這種壓力。Piel說：“我們開始懷疑，當細胞穿過窄小位點時是否正在損傷細胞核。”巧合地是，越過大西洋，康奈爾大學生物醫學工程師Jan Lammerding和他的同事們已開始在琢磨同一件事情。

　　為了闡明它，兩個研究小組觀察了穿過各種窄縫的細胞。Lammerding的研究小組將癌細胞和健康細胞放到一個微型的超越障礙訓練場上。他們已經對細胞進行了遺傳改造，使細胞核內部攜帶著綠色或紅色的熒光蛋白。當細胞穿過狹窄位點時，顏色會滲透到細胞質，這表明了封閉細胞核的膜已經破裂。Piel和同事們也注意到當免疫細胞和癌細胞同樣感受擠壓時一些分子從細胞核漏出。

　　研究人員本以為健康細胞只在它們即將進行細胞分裂前才會打開核膜。在其他時候，細胞核和細胞質的內容物混合到一起可能會是毀滅性的。細胞質中包含一些酶，可通過破壞病毒的DNA來抵御它們。如果核膜破裂，這些酶可以接近細胞的DNA。核膜撕裂是“有可能發生在細胞身上，讓細胞存活下來最糟糕的事情，”Piel說。

　　而破裂的細胞膜并不是受擠壓的細胞必須應對的唯一問題。兩個研究小組確定通過窄縫會損害細胞的DNA。細胞會發生雙鏈斷裂，這種DNA損傷可刺激它們死亡或是癌變。Lammerding說，目前尚不清楚，這些DNA斷裂是由于細胞抗病毒酶攻擊自身染色體，還是其他原因——例如細胞遭受壓縮所致。

　　兩個研究小組發現，細胞能夠經受住這種創傷存活下來是因為它們快速地愈合了。它們修復了斷裂的DNA，一種叫做ESCRT III復合物的分子封住了核膜中的裂口。Lammerding和同事們確定，細胞核修復是在破裂不到2分鐘后進行，在10-30分鐘內完成。

　　奧地利科技學院細胞生物學家Michael Sixt（未參與該研究）說，兩個研究小組在實驗中觀察到的這種細胞核和DNA損傷可能廣泛存在于我們的身體中，因為我們的許多細胞都是在四處奔走。“當它們移動時，它們不斷地獲得這一‘信息’。這項工作提出了一些問題：當細胞移動時它們是如何處理細胞核的。細胞不能只是將它推來推去——必須以某種方法保護它。”

　　能夠修復核膜裂口可以幫助免疫細胞存活，但也可以讓癌細胞受益。遷移至身體新部位、開始生長的腫瘤細胞是大多數癌癥患者死亡的原因。Lammerding和Piel研究小組證實，阻斷DNA和細胞膜修復對于受到擠壓的細胞來說至關重要，表明一些抑制兩個過程的藥物可以阻止癌細胞轉移——但研究人員有可能必須尋找一些方法來抑制對健康細胞的損傷。Lammerding說，癌細胞將“通過穿過組織來殺死自身。”

　　長期以來，核膜被認為只是包裹和保護DNA的一道屏障，上面留有物質運輸所需的通道。南加州大學的研究團隊日前發現，核膜實際上拯救了災難性的DNA斷裂。研究顯示，異染色質的斷裂鏈被帶到核膜進行修復。相關論文發表在2015年10月的Nature Cell Biology雜志上（Nature子刊驚人發現：核膜承擔的重任）。

　　在癌癥和一些其他疾病患者的細胞中，往往會出現細胞核畸形。但人們并不清楚引起細胞形態異常的原因，也不了解這一現象與疾病的確切關聯。美國西北大學的研究人員開發了一個數學模型，揭開了引起細胞核膜突起（也稱為“blebbing起泡”）的機制，為細胞形態缺陷研究帶來了新的啟示。文章發表在2013年2月的PNAS雜志上（PNAS：細胞核畸形與癌癥 ）。