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生物體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞，都存在著許多像“工廠”一樣的結(jié)構(gòu)，而核仁是其中最繁忙的“加工中心”。它通過精細(xì)劃分的多個(gè)功能區(qū)，協(xié)同調(diào)度著核糖體RNA的合成和加工流程，從而協(xié)調(diào)完成高效的核糖體組裝任務(wù)，服務(wù)于細(xì)胞生命活動(dòng)。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)發(fā)布新的研究成果——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)論文日前在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

研究人員用超分辨顯微鏡和“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，分別安排在內(nèi)層的FC-PDFC區(qū)域和外層的PDFC-GC區(qū)域完成加工。

通過進(jìn)一步實(shí)際生理?xiàng)l件檢測(cè)和干預(yù)實(shí)驗(yàn)雙重驗(yàn)證，研究人員發(fā)現(xiàn)，小亞基的前體RNA加工遲滯，會(huì)觸發(fā)核仁的質(zhì)量控制系統(tǒng)，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。

核仁內(nèi)層區(qū)域的結(jié)構(gòu)也決定了核糖體RNA的加工效率。在斑馬魚等低等生物中，核仁內(nèi)層區(qū)域較為簡(jiǎn)單；而在人類等高等動(dòng)物中，核仁內(nèi)層區(qū)域演化出了FC-DFC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。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。

核仁如同一個(gè)“智能工廠”，合理分區(qū)才能保障運(yùn)作流暢，最終實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的生產(chǎn)。陳玲玲團(tuán)隊(duì)的研究，揭示了核仁結(jié)構(gòu)與功能之間的協(xié)同關(guān)系，通過解析核糖體RNA的成熟過程，提出了全新的時(shí)空分布模型，并揭示該模型在核仁多層結(jié)構(gòu)組織中的重要功能。