Nature子刊：核孔怎樣擋住不速之客
日期：2014-11-25 08:54:07
倫敦大學學院（UCL）的科學家們揭示了核孔的具體結構，展示了細胞核保護遺傳物質維持正常細胞功能的重要機制。這項研究將有助于人們開發抗病毒新藥，改良基因治療的遞送途徑。
細胞核是含有DNA的致密結構，周圍有一層保護性的核膜。核膜上具有數以百計的微小通道，這些被稱為核孔的通道允許關鍵性分子進出細胞核。
UCL的研究人員在蛙卵中研究了核孔的結構。他們發現，核孔就像一種特殊的篩子，可以根據分子大小及其化學性質進行篩選。“之前人們只知道核孔有篩選作用，卻并不清楚它們的工作機制，”領導這項研究的Dr Bart Hoogenboom說。
“研究顯示，核孔中間的蛋白纏在一起形成了一個屏障，就像一堆意大利面。這個屏障允許小分子和鹽自由通過，較大的分子（比如信使RNA）只能在分子伴侶的陪同下通過。這些分子伴侶就是核轉運受體，它們能夠松開蛋白屏障，幫助較大的分子通過核膜。這樣的事件每秒能發生幾千次，”文章的另一位領導者Dr Ariberto Fassati說。
之前科學家們知道，控制分子進出的是核孔形狀及其中間的蛋白結構，但他們并不了解核孔的具體工作機制。有些理論認為核孔相當于一把刷子，也有些理論認為核孔像一個篩子。
研究人員用原子力顯微鏡（AFM）對核孔進行了深入研究。就像盲人用手指感知盲文一樣，原子力顯微鏡在樣本表面移動一個微小的針尖，感知樣本的形狀和硬度。選擇這個技術是因為核孔對于光學顯微鏡來說太小了，對于X射線晶體學技術而言又太靈活多變了。
“與光學顯微鏡相比，AFM能揭示更小的結構，”Dr Hoogenboom解釋道。“這個技術的竅門在于，施加足夠的壓力感知樣本，同時又不破壞它。這是一個緩慢而艱苦的過程，不過它能觀察到單個原子，達到其他方法難以企及的靈敏度。我們用這一技術成功檢測了從蛙卵細胞核剝離的核膜，揭示了核孔的具體結構。”
這項研究為人們展示了核孔的獨特性質，及其在高等生物中的具體作用。人們可以在此基礎上開發新的抗病毒藥物，設計更好的基因治療策略。
“有些病毒能夠騙過核孔中間的蛋白從而進入細胞核。更好的理解核孔，就能找到藥物阻止這樣的病毒。另外，了解核孔也有助于改善基因治療的遞送途徑，更好的跨越核孔將治療性基因送入細胞核，”Dr Fassati說。
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