细胞核大小受遗传控制并影响细胞命运

细胞核大小与细胞大小之间的比例缩放关系最早于150多年前被描述，并且是细胞组织中最为保守的特征之一。然而，建立这种缩放关系的机制及其生理意义始终未获解析。在此，我们通过结合基于成像的细胞分选、全基因组CRISPR筛选、转录组学以及功能分析，回应了这两个问题。我们鉴定出180多个核-胞比调控因子，并表明不同类别的基因可独立控制细胞核大小和细胞大小。RNA代谢主要调控细胞核大小，而蛋白质合成与降解则主要调控细胞大小。这一结果支持如下模型：细胞核与细胞质之间大分子分配的差异，与染色质、细胞骨架及核膜施加的机械约束共同作用，通过渗透调节参与细胞核大小的控制。 细胞核大小的变化会引发广泛的转录重塑，并且这一过程独立于细胞大小的变化。核较小的细胞表现出PRC2依赖性的H3K27三甲基化降低、发育相关基因表达程序的激活，以及细胞周期基因的抑制。与这些变化一致，具有较小细胞核的小鼠胚胎干细胞在视黄酸刺激下更倾向于退出多能性并启动分化。综上，我们的研究为细胞核大小缩放提供了一个机制性框架，并确立了细胞核大小作为基因表达和细胞状态转换的物理调控因子的地位，从而将细胞结构与细胞命运联系起来。

细胞核与细胞大小之间的比例缩放关系最早于150多年前被描述，并且是细胞组织中保守性最高的特征之一。然而，建立这种缩放关系的机制及其生理意义始终未得到解决。在此，我们通过结合基于成像的细胞分选、全基因组CRISPR筛选、转录组学以及功能分析，同时回答了这两个问题。我们鉴定出180多种核-细胞比的调控因子，并表明不同类别的基因可独立控制细胞核大小和细胞大小。RNA代谢主要调控核大小，而蛋白质合成与降解则主要调控细胞大小。这一结果支持这样一种模型：细胞核与细胞质之间大分子分配的差异，与染色质、细胞骨架和核膜施加的机械约束共同作用，通过渗透调节促进核大小的控制。

核大小的变化会引起广泛的转录重塑，且这种变化独立于细胞大小的改变。核较小的细胞表现出PRC2依赖性的H3K27三甲基化降低、发育相关基因表达程序的激活以及细胞周期基因的抑制。与这些变化一致，核较小的小鼠胚胎干细胞在视黄酸作用下表现出更高的倾向性，退出多能性并启动分化。综上，我们的研究结果为核大小缩放提供了一个机制性框架，并确立了核大小作为基因表达和细胞状态转变的物理调控因子，将细胞结构与细胞命运联系起来。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.26.747275v1?rss=1

🏷️ 细胞核大小 核胞比 CRISPR筛选 转录重塑 细胞命运决定 胚胎干细胞分化