杨竞课题组PNAS合作阐释粒细胞核分叶的全新机制

　　粒细胞（包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞）是机体免疫系统的重要组成部分，广泛参与病原清除、损伤修复、肿瘤发生等病理过程。粒细胞的功能异常，可能导致严重感染、组织损伤、免疫紊乱等严重后果。正因如此，深刻理解粒细胞的细胞生物学特性有着关键的基础科学和应用意义。

　　粒细胞作为有别于其它免疫细胞或非免疫细胞的重要特征，其展现出明显的细胞核分叶现象（nuclear segmentation），尤其是中性粒细胞的细胞核通常有多达4个以上的分叶结构。值得注意的是，粒细胞的核分叶现象在鱼类、爬行动物、鸟类、哺乳动物等均保守存在。近一个世纪前，荷兰医生Karel Pelger（1928年）和Gauthier Jean Huet（1931年）分别发现一种家族遗传的罕见血液学疾病，表现为粒细胞的核分叶显著减少，称为Pelger–Huët anomaly。然而直至2002年，导致Pelger–Huët anomaly的首个基因突变才得以确认，即细胞核内部核纤层蛋白受体LBR基因。但是目前对于粒细胞的核分叶形态建成过程及分子机制的认识仍极为匮乏。

　　北京大学生命科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命联合中心杨竞课题组，近年来致力于探索粒细胞在各类疾病条件下的作用机制及其与神经系统、代谢系统、循环系统等的互作调控。在11月20日最新发表于PNAS题为“Vimentin regulates nuclear segmentation in neutrophils”研究论文，杨竞课题组与北京大学生命科学学院的郭强课题组合作，揭示Vimentin蛋白作为粒细胞核分叶的全新组分。

　　首先，本项研究利用冷冻电镜三维重构技术（cryo-electron tomography），在领域中首次报道中性粒细胞的核分叶区细胞质内存在独特的中间纤维束。随后，通过转录组学和免疫电镜成像，鉴定Vimentin蛋白是这一亚细胞结构的组成成分。重要的是，在非免疫细胞（如HEK293细胞）外源性表达Vimentin蛋白可以引发核分叶现象。反之，在小鼠遗传学敲除Vimentin蛋白完全破坏中性粒细胞的核分叶区细胞质内存在的中间纤维束。相应的，Vimentin敲除小鼠的粒细胞（中性粒细胞和嗜酸性粒细胞）核分叶显著减少，提示Vimentin基因突变可能引起Pelger–Huët anomaly。

　　综合以上，本研究发挥交叉学科优势，整合多种技术手段，在领域中首次报道中间纤维Vimentin蛋白参与粒细胞核分叶的分子机制，为深入阐明这一悠久、经典的细胞生物学现象开拓新视角。

　　原文链接

　　https://doi.org/10.1073/pnas.2307389120