当细胞核呈现男性某器官形态：Coilin诱导的十万分之一结构事件

Rubbish编辑部2026-03-252026-03-25

Leishu Lin1,*,+

Abstract

。
Keywords:核形态与力学调控;Coilin;凝聚体与相分离;视觉拟像;罕见核形态现象

1 Introduction

细胞核并非一个简单的球体，而是一个高度组织化且持续重排的空间系统。Cajal小体由Coilin蛋白组织形成，在snRNP成熟与RNA加工过程中发挥重要作用。细胞核形态受到细胞骨架张力、染色质锚定及细胞力学环境影响而发生形变。人类视觉系统擅长在复杂图案中识别熟悉形态，这种现象称为视觉拟像。

2 Methodology

2.1 Plasmid construction

人源Coilin基因通过PCR扩增获得，并克隆至mCherry-N1表达载体中，构建融合蛋白表达质粒 Coilin-mCherry。载体构建采用Gibson Assembly方法。所有构建均通过 Sanger测序验证其序列正确性。

2.2 Cell culture

HeLa细胞在高糖 Dulbecco’s Modified
1Institute for Atypical Human Behavior*leishu@iahb-institute.org+Corresponding author

Eagle Medium(DMEM)中培养，培养基补充10%胎牛血清(FBS)及1%青链霉素混合液。细胞在37℃、5%CO2、湿润培养箱中培养，并每2-3天传代以维持对数生长期。

2.3 Transient transfection

细胞接种于铺有无菌盖玻片的培养皿中，在转染前达到约70-90%融合度。按照Lipofectamine 3000(Thermo Fisher Scientific)说明书进行转染，将Coilin-mCherry表达质粒导入细胞。转染后培养24小时用于后续成像实验。

2.4 Confocal Fluorescence Microscopy

荧光图像采用NikonA1R共聚焦激光扫描显微镜采集。mCherry荧光信号使用561nm激发激光进行激发，并通过相应发射滤光片进行检测。为获得高分辨率图像，使用100x油浸物镜进行成像。所有样品在相同成像条件下采集，包括激光功率、扫描速度及针孔大小等参数，以确保不同细胞之间信号强度具有可比性并减少成像偏差。

2.5 Image Processing and Analysis

原始图像使用Nikon NIS-Elements软件进行处理。为保持数据客观性，仅进行线性亮度与对比度调整。对核内信号分布模式、中央空腔区域及结构对称性进行形态学观察与记录。

2.6 Identification and Characterization of Rare Morphological Phenotypes

在随机选择的多个视野中观察转染细胞核内Coilin分布模式，并记录异常形态事件的出现情况。具有明显各向异性轮廓并呈现象征性形态的结构被定义为罕见形态表型。

3 Results and Discussion

3.1 Rare Coilin Reorganization Associated with Phallic-like Nuclear Morphology

共聚焦荧光成像显示，Coilin-mCherry在细胞核内通常呈现典型的Cajal小体(Cajal bodies,CBs)分布模式，表现为核内离散的点状结构(结果未展示)。然而，在极低概率条件下(约1x10-5)，Coilin组织呈现明显不同的空间分布模式，由离散点状结构转变为连续界面样结构，并伴随细胞核形态的显著改变。
在这些细胞中，Coilin组织与核形变协同作用，使细胞核整体轮廓发生扭曲与重塑，形成具有清晰轴向延伸与基部膨大的结构特征，其整体外观可被视觉系统识别为 phallic-like morphology，即类似男性生殖器官的象征性形态(图1)。
重要的是，该现象反映的是细胞核整体形态的重塑，而非局部蛋白分布模式的简单改变。

图1.HeLa细胞中Coilin-mCherry的共聚焦荧光图像在极低频率细胞中，Coilin组织重排伴随细胞核形态重塑，使核轮廓呈现具有明显轴向延伸与基部膨大的 phallic-like形态(侧视图)。

3.2 A proposed model for Coilin-driven nuclear shape remodeling

基于上述观察，我们提出一个以Coilin组织行为为核心的模型，以解释该罕见核形态的形成机制(图2)。在正常细胞核中，Coilin通常组装为离散的Cajal小体，呈点状分布，参与核内RNA加工与RNP组装相关过程，从而维持核内凝聚体的空间组织状态。
在特定条件下，Coilin组织可能发生重排，由离散颗粒转变为连续或界面样结构。当细胞核受到各向异性机械应力或染色质锚定不均的影响时，这种界面结构可能出现偏移与局部加厚，破坏原有的径向对称性。此类界面不稳定性与力学不均衡协同作用，可促使核壳结构沿特定方向延伸，从而引发整体核形态的重塑。
在极低概率条件下，多相凝聚体界面行为与核力学形变协同作用，使Coilin组织驱动的结构重塑达到宏观尺度，产生具有明确轮廓特征的核形态。该形态在视觉层面可被识别为phallic-like外观，但这种识别源于人类视觉系统的模式匹配倾向，而非细胞结构的功能性设计。
该模型强调，Coilin的界面组织能力在特定条件下可能成为核形态重塑的关键触发因素，而相分离物理规律与细胞力学环境共同调控这
一罕见形态事件的发生。