心臟病、白血病與細胞核功能障礙有關

我們把東西放進一個容器，以保持他們的組織和結構安全。在細胞中，細胞核具有類似的作用：保持DNA在包膜內結構完整。但是，Salk研究所的科學家們11月2日在「Genes＆Development」雜誌上發表的一項新研究表明，這種細胞容器作用於其內含物以影響基因表達。

Salk教授Martin Hetzer教授說：「我們的研究表明，儘管許多生物學家都認為核膜是一種被動封閉，但是它也是一種主動的調節結構」。它不僅與基因組的部分基因相互作用，以驅動基因表達，而且當組件有缺陷時，它也會促進疾病進程。

Salk團隊使用一套分子生物學技術，發現位於核膜中的兩種蛋白質與它們形成的跨膜複合物一起與DNA片段有效地結合以引發關鍵基因的表達。更好地了解這些更高級的功能，可以發現與功能障礙的核膜組分相關的疾病的治療方法，如白血病、心臟病和衰老疾病。

歷史上，核膜的主要目的被認為是保持核內物質與細胞的其餘部分進行物理分離。核蛋白質至少由三十種不同蛋白質的複合物組成，形成膜中的網孔，以控制物質出入。但是，隨著Hetzer實驗室對核磷蛋白的研究表明，這些核孔複合物（NPC）不僅是進入細胞核的網孔，而且對於DNA的內部具有驚人的調節作用。

一個Salk的科學家Arkaitz Ibarra和論文的第一作者說：「發現基因組的關鍵調控區域實際上位於核孔隙，是非常意想不到的」。更重要的是，核孔蛋白對這些基因組位點的功能至關重要。

對於與核蛋白可能相互作用的DNA的所有區域來說，他們轉向人類骨癌細胞系。科學家們使用一種稱為DamID的分子生物學技術來確定兩個核蛋白（Nup153和Nup93）與基因組接觸的位置。然後他們使用幾種其他測序技術來了解哪些基因在這些區域受到影響，以及如何影響。

Salk團隊發現Nup153和Nup93與稱為超級增強子的基因組的延伸相互作用，已知它們有助於確定細胞的身份。由於我們身體中的每個細胞具有相同的DNA，使得肌肉細胞與肝細胞或神經細胞不同的是，在該細胞內哪些特定基因被開啟或表達。在Salk的研究中，發現Nup153和Nup93的存在調節超級增強子驅動的基因的表達，並且沉默任一種蛋白導致來自這些區域的異常基因表達的實驗。

在肺癌細胞系中的進一步實驗驗證了骨癌細胞繫結果：發現NPC中的核蛋白質與多個超增強子區域相互作用以驅動基因表達，而改變NPC蛋白質的實驗使相關基因表達錯誤，即使蛋白質仍然在細胞膜中發揮其主要作用。

Ibarra說：「發現我們可以擾亂蛋白質而不影響它們的網孔作用，但仍然有附近的基因表達，這是令人難以置信的」。

結果表明，核膜的問題在心臟病、白血病和罕見的過早老化綜合征中發揮作用。

Hetzer說：「人們認為核膜只是一個保護屏障，這也許是它發生在第一位的原因，但有更多的我們不明白，這是一個重要的領域，因為到目前為止，已經研究並發現突變或錯位的每個膜蛋白似乎都會導致人類疾病」。

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