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细胞系统必须以稳健的方式运行以维持机体健康，这包括维持使细胞能够适当发挥功能的生物物理特性，并通过诸如细胞分裂过程中发生的变化来调适这些特性。然而，我们仍然缺乏能够在活细胞中精确测量许多此类物理性质的工具。例如，核质——充满细胞核的类流体物质——其力学性质尚未得到充分表征。 为研究这些性质，我们采用了裂殖酵母 Schizosaccharomyces pombe（S. pombe）这一模型生物。该生物是一个成熟且易于进行遗传操作的模型系统，已被广泛用于研究多种细胞生物物理过程与结构，包括细胞骨架和细胞分裂。它尤其适合用于研究细胞核如何在细胞周期过程中进行适应，因为其经历的是封闭式有丝分裂，即在细胞分裂期间核膜始终保持完整。研究封闭式有丝分裂过程中核质的性质，可能有助于揭示核体积、形状、表面积扩张以及染色体分离之间如何相互关联并受到协调。 为了测量 S. pombe 中核质的材料性质，我们将荧光相关光谱（Fluorescence Correlation Spectroscopy, FCS）与一种可光转换荧光团相结合，从而能够对活细胞内的荧光强度进行精细控制。我们从 FCS 测量中推断材料性质，而可光转换探针则使这些测量能够与共聚焦成像结合，从而获得关于细胞状态和动态过程的对应信息。有趣的是，我们发现核质的材料性质在整个细胞周期中并未发生显著变化。 未来的研究将利用这一工具考察多种分子和遗传扰动如何改变核质性质，从而为理解这些性质如何在细胞周期过程中及发育期间维持核功能并保护基因组完整性提供见解。
细胞系统必须以稳健的方式运作以维持机体健康，这包括维持能够支持适当细胞功能的生物物理性质，并通过诸如细胞分裂过程中发生的变化来调节这些性质。然而，我们仍然缺乏能够在活细胞中精确测量许多这类物理性质的工具。例如，充满细胞核的流体样物质——核质——其力学性质尚未得到充分表征。
为研究这些性质，我们采用了裂殖酵母 Schizosaccharomyces pombe（S. pombe）这一已被充分确立、具有遗传可操作性的模式生物。该生物已被广泛用于研究多种细胞生物物理过程和结构，包括细胞骨架和细胞分裂。它是研究细胞核如何在细胞周期过程中发生适应性变化的理想体系，因为其经历的是封闭式有丝分裂，即在细胞分裂过程中核膜保持完整。在封闭式有丝分裂过程中研究核质性质，可能有助于揭示核体积、形状、表面积扩张以及染色体分离之间如何相互关联并受到协调。
为了测量 S. pombe 中核质的材料性质，我们将荧光相关光谱（Fluorescence Correlation Spectroscopy, FCS）与一种光开关荧光团相结合，从而能够对活细胞内部的荧光强度进行精细控制。我们从 FCS 测量中推断材料性质，而光开关探针则使这些测量能够与共聚焦成像结合，从而获得关于细胞状态和动力学的相应信息。有趣的是，我们发现核质的材料性质在整个细胞周期中并未发生显著变化。未来的研究将利用这一工具考察多种分子和遗传扰动如何改变核质性质，从而深入理解这些性质如何在细胞周期过程中及发育期间维持细胞核功能并保护基因组完整性。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.11.743982v1?rss=1
🏷️ 荧光相关光谱 可光转换荧光探针 活细胞成像 核质力学性质 裂殖酵母 细胞周期