記者24日從中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心獲悉，該中心陳玲玲研究團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)最新研究成果揭示了核仁內(nèi)部的組織架構(gòu)及其高效運(yùn)行的奧秘。相關(guān)論文于北京時(shí)間7月23日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
在生命體的細(xì)胞內(nèi)，直徑僅幾百納米（約為頭發(fā)絲直徑的1%）的核仁，卻承擔(dān)著長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十微米的核糖體RNA的合成任務(wù)。這就如同一個(gè)微型工廠要高效加工一個(gè)比自身大十倍的機(jī)器。并且，這個(gè)“工廠”的產(chǎn)能也十分驚人，所生產(chǎn)的RNA占細(xì)胞內(nèi)RNA總產(chǎn)量的85%左右。核仁是如何完成如此高密度且復(fù)雜的生產(chǎn)的？研究團(tuán)隊(duì)基于這一問(wèn)題展開(kāi)了探索。
記者了解到，核糖體RNA是蛋白質(zhì)生成的機(jī)器組件，而核仁是核糖體RNA生成的源發(fā)地，相當(dāng)于生產(chǎn)RNA的工廠。這個(gè)工廠內(nèi)部的車(chē)間分布結(jié)構(gòu)就像一個(gè)“甜甜圈”，兩條流水線車(chē)間分別分布在“甜甜圈”的內(nèi)層和外層——即核仁的FC-PDFC區(qū)域和PDFC-GC區(qū)域。
據(jù)陳玲玲介紹，此前的研究認(rèn)為核糖體亞基前體RNA主要在核仁外層完成加工和組裝任務(wù)。而他們的團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，小亞基前體rRNA主要在內(nèi)層的FC-PDFC區(qū)域完成加工，而大亞基前體rRNA則主要在外層的PDFC-GC區(qū)域完成成熟，顯示出明顯的空間分離。
中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究團(tuán)隊(duì)。
研究團(tuán)隊(duì)利用超分辨顯微鏡和“追蹤打卡”的研究方式，首次繪制了核糖體RNA在核仁中的精密時(shí)空分布圖譜，揭示了核糖體小亞基和大亞基的前體RNA在核仁中以兩條不同的路徑分布。“核仁像流水線一樣將二者分流，分別在內(nèi)層和外層精準(zhǔn)安排不同的加工任務(wù)?！标惲崃岜硎?。
有意思的是，這個(gè)生產(chǎn)車(chē)間也非常智能，假如內(nèi)層的生產(chǎn)節(jié)奏出現(xiàn)了遲滯，就會(huì)觸發(fā)質(zhì)量控制系統(tǒng)，核仁就會(huì)降低核糖體RNA的向外擴(kuò)散速率，進(jìn)而引發(fā)核仁結(jié)構(gòu)重組，導(dǎo)致內(nèi)層區(qū)域膨脹乃至破裂。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在斑馬魚(yú)等低等生物中，內(nèi)層區(qū)域較為簡(jiǎn)單；而在人類(lèi)等高等動(dòng)物中，核仁內(nèi)層區(qū)域演化出了雙層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)升級(jí)，有效提升了核糖體RNA的加工效率。研究人員分析，核仁結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，可能正是為了滿足復(fù)雜生長(zhǎng)需求而不斷“分工優(yōu)化”的結(jié)果。
原載于科技日?qǐng)?bào)2025-07-24
作者：侯樹(shù)文、王春
