生物體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞中都存在著許多像“工廠”一樣的結(jié)構(gòu)，而核仁是其中最繁忙的一個(gè)。它是一個(gè)高度有序、結(jié)構(gòu)分明的加工中心。核仁通過精細(xì)劃分多個(gè)“車間”，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)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)表于國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。
“在真核細(xì)胞中，核仁是生成核糖體RNA（rRNA）的核心‘工廠’，其空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高度動(dòng)態(tài)?！闭撐牡奈ㄒ煌ㄓ嵶髡哧惲崃嵫芯繂T解釋，“核仁內(nèi)產(chǎn)生的rRNA約占細(xì)胞內(nèi)總RNA的85%，其高效、有序的運(yùn)行對(duì)維持細(xì)胞正常生命活動(dòng)至關(guān)重要。”
據(jù)介紹，核仁功能異常與多種疾病密切相關(guān)——其活性異常增強(qiáng)常與腫瘤的發(fā)生相關(guān)；而當(dāng)活性降低時(shí)，則與鳥面綜合征、貧血等核糖體疾病相關(guān)。
在核仁這間“工廠”，由內(nèi)向外分布著多個(gè)“車間”：纖維中心（FC）、致密纖維組分（DFC）、致密纖維組分外側(cè)區(qū)域（PDFC）和顆粒組分（GC）。這些“車間”各司其職，協(xié)同完成核糖體前體RNA（pre-rRNA）的轉(zhuǎn)錄、加工修飾及核糖體亞基的組裝等關(guān)鍵步驟，最終產(chǎn)生近乎成熟的核糖體大、小亞基。
在這項(xiàng)最新的研究中，研究人員通過整合點(diǎn)擊化學(xué)、脈沖標(biāo)記、單分子RNA成像、高分辨率成像和定量質(zhì)譜分析等交叉技術(shù)手段，從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)維度系統(tǒng)性探究了pre-rRNA的空間分布和加工動(dòng)力學(xué)，首次清晰描繪了核糖體小亞基與大亞基pre-RNA在核仁內(nèi)呈現(xiàn)時(shí)空分離的加工模式。
核糖體小亞基 (SSU) 與大亞基 (LSU) pre-RNAs在核仁中具有時(shí)空分離的加工模式
“這項(xiàng)研究揭示了核仁中不同pre-rRNAs的加工存在時(shí)空分離機(jī)制，這一全新模型對(duì)理解核仁內(nèi)部的功能組織具有重要作用。”研究組博士生、論文共同第一作者潘宇航表示。
新民晚報(bào)記者了解到，這項(xiàng)成果不僅深化了核仁“結(jié)構(gòu)—功能”的時(shí)空精細(xì)協(xié)同調(diào)控邏輯，為深入理解其多層級(jí)結(jié)構(gòu)的起源和組裝機(jī)制提供了全新見解，還為調(diào)控核糖體合成和細(xì)胞生長提供了潛在干預(yù)靶點(diǎn)。
值得一提的是，陳玲玲研究團(tuán)隊(duì)的此項(xiàng)成果，與《自然》本月初發(fā)表的一篇研究論文形成了互證。兩項(xiàng)研究共同揭示了核糖體RNA加工過程與核仁多層結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同調(diào)控機(jī)制——這也是陳玲玲研究團(tuán)隊(duì)此項(xiàng)成果獲“加速發(fā)表”的原因。
“陳玲玲團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究也反映了生物學(xué)前沿研究中定量化與學(xué)科交叉的趨勢。隨著多種跨學(xué)科技術(shù)的突破性發(fā)展，研究者得以在微米乃至納米尺度解析核仁功能以及更多生命過程中的底層邏輯。”西湖大學(xué)理學(xué)院教授張鑫點(diǎn)評(píng)道。
在論文上線后僅一小時(shí)，陳玲玲就收到了一封國際同行的郵件，這封祝賀信中，不乏“amazing paper（令人驚嘆的論文）”“groundbreaking paper（開創(chuàng)性的成果）”等稱贊，并指出，這項(xiàng)研究成果對(duì)于造血系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究具有重要啟示作用。
在向媒體介紹時(shí)，陳玲玲特意放出了一組對(duì)比圖：M87黑洞成像圖和其研究組拍攝的細(xì)胞核仁DFC層照片。400億公里和600納米，尺度、觀測手段等等都是天壤之別，可呈現(xiàn)的，卻如此相像?！懊看巫隹破?，我?guī)缀醵紩?huì)展示這張圖，從宏觀到微觀，其實(shí)是有很多相似性的?！?/p>
她還特別提到，其帶領(lǐng)的全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自去年11月搬到閔行“大零號(hào)灣”后，像是來到了“風(fēng)水寶地”——已有多項(xiàng)工作在《細(xì)胞》（Cell）、《自然》（Nature）等期刊上發(fā)表。
“未來，我們要打造‘看得清、用得上’的RNA基礎(chǔ)研究和使能技術(shù)研究新體系?！标惲崃岜硎尽?/p>
原載于上觀新聞2025-07-24
作者：郜陽
