脂肪滴的物理特性揭示了DNA的危险

宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的研究人员已经超越了生物化学的范畴，发表了关于许多类型细胞内发现的脂肪滴物理学的突破性研究成果，揭示了它们对细胞核的潜在威胁。在8月份的《细胞生物学》杂志上，他们首次发现了充满脂肪的脂滴具有令人惊讶的缩进和刺穿细胞核的能力，细胞核是包含和调节细胞DNA的细胞器。他们的发现利害攸关:细胞核破裂会导致DNA损伤升高，这是包括癌症在内的许多疾病的特征。

　　

脂肪是身体正常和必要的一部分。脂肪细胞储存和释放能量，并在激素调节和免疫中发挥重要作用。

近几十年来，代谢性疾病(如心血管疾病、高血压和糖尿病)的增加引起了科学界对脂肪生物学和化学的关注，从而产生了大量关于脂肪细胞如何工作的信息。

但脂肪细胞及其代谢活动只是故事的一部分。

充满脂肪的脂滴是一种比脂肪细胞小许多倍的微小脂肪球体，是科学界日益关注的课题。这些脂质颗粒存在于许多不同的细胞类型中，长期以来人们对其知之甚少。研究已经开始阐明这些液滴参与代谢功能和细胞保护，但我们对脂肪的物理性质仍然知之甚少。

现在，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的研究人员已经超越了生物化学的范畴，发表了关于这些液滴物理学的突破性研究成果，揭示了它们对细胞核的潜在威胁。在8月份的《细胞生物学》杂志上，他们首次发现了充满脂肪的脂滴具有令人惊讶的缩进和刺穿细胞核的能力，细胞核是包含和调节细胞DNA的细胞器。

他们的发现利害攸关:细胞核破裂会导致DNA损伤升高，这是包括癌症在内的许多疾病的特征。

该研究由化学与生物分子工程系Robert D. Bent教授Dennis E. Discher、宾夕法尼亚大学分子与细胞生物物理实验室副研究员Irena Ivanovska和生物工程系博士生Michael Tobin领导。

“凭直觉，人们认为脂肪是软的，”Discher说。“在细胞层面上确实如此。但是在这种小液滴上——只有几微米而不是成熟脂肪细胞的几百微米——就不再柔软了。它的形状有更高的曲率，使其他物体弯曲得非常厉害。这改变了它在细胞中的物理性质。它会变形。它会造成伤害。它会破裂。”

“想象一下，”伊万诺夫斯卡补充说，“试图用你的拳头打爆一个气球。不可能的。你可以使气球变形，但不会刺破它。现在想象一下用一支笔把它弄破。这就是脂肪细胞和体内含有小脂肪滴的细胞之间的区别。这是一种基本的生理差异，而不是代谢差异。”

该团队的研究重新定义了对脂肪的科学探究，强调脂肪在身体中的作用远不止是体重秤上的一个数字。

托宾说:“这不是传统意义上的肥胖。“这是关于脂肪如何在比细胞更小的尺度上起作用，并对细胞成分构成物理风险，甚至在DNA水平上。”

该团队的工作建立在十年的基础研究之上，其中包括伊万诺夫斯卡对核蛋白行为的主要贡献，核蛋白赋予了细胞核保护结构的特性。这些蛋白质是动态的，改变水平以对其机械环境做出反应，并提供细胞核维持其完整性所需的物质。

伊万诺夫斯卡说:“细胞中有一个不断修复DNA损伤的过程。”“要做到这一点，细胞核需要有足够的DNA修复蛋白。如果细胞核破裂，这些蛋白质就会分散，无法及时修复损伤。这会导致DNA损伤积累，并可能导致癌细胞。”

细胞生活在一个动态的物理和机械环境中，在这个环境中，事情可能会出错，也确实会出错。但它也有一群分子帮手一直在努力维护和修复它。

“问题是，”迪舍尔说，“当细胞核受到毒素、过度暴露于紫外线或这些充满脂肪的脂滴的损害时。那么DNA损伤的可能性就很大，这会对健康产生影响。”