“一個(gè)里程碑式的工作”

　　還記得高中生物教材里的核仁嗎？細(xì)胞核里那個(gè)黑乎乎但看不太真切的東西。核仁就像一座“超級工廠”，負(fù)責(zé)核糖體RNA的生成加工和核糖體的組裝。核仁如此重要，但人們對其大多數(shù)蛋白質(zhì)的精確定位和功能一直不清楚。

　　這座“超級工廠”究竟是怎么工作的呢？中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究組，通過高分辨成像對200種蛋白質(zhì)在這座“超級工廠”的定位進(jìn)行了詳細(xì)研究，新發(fā)現(xiàn)了核仁的一層亞結(jié)構(gòu)區(qū)域，不僅更新了教科書里的經(jīng)典核仁結(jié)構(gòu)，還有望助力其他重要科學(xué)問題的解決。2023年3月9日，相關(guān)研究論文在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表，博士研究生單琳和許光(現(xiàn)為麻省理工學(xué)院博士后)為共同第一作者。

【新發(fā)現(xiàn)核糖體組裝的“質(zhì)檢站”】

　　核仁在顯微鏡下呈現(xiàn)直徑約為0.5-5微米的球狀結(jié)構(gòu)。過去的研究認(rèn)為核仁由三部分組成：纖維中心(FC)是核心，由致密纖維組分(DFC)包裹形成更大的球體，多個(gè)FC/DFC單元鑲嵌在同一顆粒組分(GC)里。如果說核仁是一座“超級工廠”，每個(gè)FC/DFC單元就是一個(gè)個(gè)“小車間”，每個(gè)“小車間”通過流水線，將新生的核糖體RNA運(yùn)入GC區(qū)域，也就是最后統(tǒng)一的“包裝站”，完成核糖體組裝。

　　陳玲玲研究組新發(fā)現(xiàn)了一層包裹在DFC外的亞結(jié)構(gòu)區(qū)域，并將其命名為致密纖維成分外側(cè)區(qū)域(PDFC)。也就是說，每個(gè)“小車間”內(nèi)新生的核糖體RNA還需通過PDFC這個(gè)“質(zhì)檢站”，才能完成最后的核糖體組裝。

　　這一發(fā)現(xiàn)為高中生物教材中那個(gè)黑乎乎但看不太真切的核仁增加了更加豐富的細(xì)節(jié)。

【“質(zhì)檢站”的這一蛋白質(zhì)，仿佛一個(gè)“哨兵”】

　　研究組進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，“質(zhì)檢站”里的URB1蛋白質(zhì)，是調(diào)控新生核糖體RNA 尾端折疊和加工的關(guān)鍵。它仿佛一個(gè)體型龐大的“哨兵”，結(jié)合到由“小車間”運(yùn)輸而來的新生核糖體RNA尾端，與其他因子一起工作，去除末端。末端剪切完成的核糖體RNA會被“哨兵”放行，進(jìn)入“包裝站”；一旦“哨兵”消失，核糖體RNA就會帶著未剪切的尾端涌入“包裝站”，造成混亂，使得細(xì)胞無法正常運(yùn)作，同時(shí)也會引來外切酶體復(fù)合物的“鎮(zhèn)壓”。

　　在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，研究人員觀察到，缺失了URB1蛋白質(zhì)的斑馬魚會產(chǎn)生頭面部發(fā)育的畸形，無法成活。而URB1蛋白質(zhì)缺失的小鼠胚胎則無法著床，引發(fā)早期死亡。此項(xiàng)研究為核仁在胚胎發(fā)育中的潛在影響提供了新的研究思路。

【“這是一個(gè)里程碑式的工作”】

　　“核糖體是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的一個(gè)機(jī)器，從這個(gè)意義上講，核仁也是控制細(xì)胞增殖的源頭?！标惲崃峤榻B，如果核仁過于活躍，會產(chǎn)生癌癥，因此核仁一直是用來靶向腫瘤治療的廣譜靶點(diǎn)。如果核仁功能太弱，則會引發(fā)一些罕見病，比如鳥面綜合征，患者有著類似小鳥樣的臉；再比如腦白質(zhì)病變，患者顱腔內(nèi)鈣化和囊變等。對于核仁的深入研究，將助力許多其他重要科學(xué)問題的解決。

　　審稿人認(rèn)為，“這是一個(gè)里程碑式的工作!將在多年內(nèi)幫助重新定義該領(lǐng)域”“解決了重要科學(xué)問題”“將引起結(jié)構(gòu)生物學(xué)、RNA生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域廣泛關(guān)注”。

　　原載于上觀新聞 2023年3月9日

　　作者：黃海華