好莱坞看似最愚蠢的科幻片已经被1966年的伟大科学发现变成了现实。我们现在已经能回答这样一个问题:如果人被缩小并被注入一个细胞核,会是何种感觉。
科学家们已能直接检测细胞核膜的物理性质。检测数据表明细胞核膜就象一个分子避震器,在细胞整个生命周期里,保护着内部宝贵的基因物质。
四十年前,几乎无人了解细胞核膜。时过境迁,现在人们对它的认识已经从单纯的染色质容器变成动态细胞器-如同研究者们称之为“人类基因组之母”-它在组合染色质、促进基因表达和DNA复制以及免疫上的作用举足轻重。细胞核膜由双层分子组成,两层分子的亲水端朝向中间。有孔道负责膜内外物质的进出。细胞核膜在力学特征上的特点在于核纤肽聚合物组成的丝网。这层核纤肽丝网与细胞膜内层紧密相连。总的来说,丝网形成了细胞核膜的坚硬外壳。
为了解细胞核膜的硬度,科学家们分离出非洲爪蟾卵母细胞(XO)。他们使用多种生物物理学方法,包括荧光染色、微管虹吸等,测定有和没有细胞核膜内层丝网时,细胞核膜的力学特征。经研究发现:XO的细胞核膜有两个主要特性:它既可抵抗外部压力,同时也可抵挡来自细胞核内的压力,富有弹性。细胞核膜的力学特性很大程度上取决于核纤肽丝网。自然状态下,丝网呈压缩状态,有点象用来建造桥梁的钢索。以上发现是基于XO细胞核的。XO细胞具有“典型的”DNA构造,其细胞核较体细胞大很多,因此便于作细胞核膜的研究。
所不同的是,哺乳动物的体细胞细胞核的核纤肽和染色质有内在联系。当染色质组织被破坏后,体细胞核将变得比较脆弱,就象XO细胞一样。这表明核纤肽网的压缩状态决定了细胞核膜在变形能力和硬度上的特征。核纤肽独特的构型使它得以成为“分子避震器”。