細(xì)胞死亡是生物維持組織穩(wěn)態(tài)、發(fā)育器官和抵御侵染的基本策略之一。其中，細(xì)胞壞死是以細(xì)胞腫脹和質(zhì)膜破裂為標(biāo)志特征的一種死亡形式。壞死曾長期被視為由嚴(yán)重外部刺激導(dǎo)致的不可控事件。然而，近年研究表明，它可以是受到調(diào)控的程序化過程，因而引發(fā)廣泛研究興趣。當(dāng)前研究多聚焦于調(diào)控壞死的生化信號(hào)通路，而相應(yīng)的生物物理變化，尤其是細(xì)胞核內(nèi)的變化，仍不清楚。鑒于細(xì)胞核以染色質(zhì)的形式存儲(chǔ)基因組，理解核內(nèi)染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)的演化對(duì)認(rèn)知壞死調(diào)控具有重要意義。

近期，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心軟物質(zhì)物理實(shí)驗(yàn)室SM1組和北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院李輝教授團(tuán)隊(duì)合作，通過對(duì)端粒的單顆粒追蹤技術(shù)和對(duì)全局染色質(zhì)的粒子圖像測(cè)速方法，研究了細(xì)胞壞死過程中染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)的時(shí)空演化特征及其潛在的物理調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明，在細(xì)胞壞死過程中，染色質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度先減小，后增大，具有獨(dú)特的雙態(tài)演化規(guī)律；而染色質(zhì)運(yùn)動(dòng)在核中央和核周區(qū)域之間的速度差異則是先增大，后減小，反映了細(xì)胞核空間結(jié)構(gòu)的程序性演變。通過系統(tǒng)考察ATP、細(xì)胞骨架和核體積對(duì)染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)演化的影響，他們發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)的前期減速過程直接受細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控，后期加速則是核膨脹和DNA斷裂的聯(lián)合效應(yīng)。

圖：細(xì)胞壞死過程中染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)的雙態(tài)演化及其力學(xué)調(diào)控

這些發(fā)現(xiàn)加深了人們對(duì)細(xì)胞壞死的認(rèn)知，強(qiáng)調(diào)了其程序性演化特征，揭示了細(xì)胞骨架的作用，為細(xì)胞死亡過程的力學(xué)調(diào)控提供了重要線索。

該工作以“Mechanically Regulated Biphasic Chromatin Dynamics during Cellular Necrosis”為題發(fā)表于Journal of Physical Chemistry Letters，并被選為其增刊封面。物理所的竇碩星研究員和北師大的李輝教授為共同通訊作者，物理所博士生魏坦琳為第一作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)和中國科學(xué)院的支持。

編輯：冰糕