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生物體內(nèi)的每個細胞，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”。它通過精細劃分的多個功能區(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，服務于細胞生命活動。中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究團隊發(fā)布新的研究成果——揭示了核仁內(nèi)部的組織架構(gòu)及其高效運行的奧秘，相關(guān)論文日前在線發(fā)表于國際學術(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。

通過進一步實際生理條件檢測和干預實驗雙重驗證，研究人員發(fā)現(xiàn)，小亞基的前體RNA加工遲滯，會觸發(fā)核仁的質(zhì)量控制系統(tǒng)，降低核糖體RNA的向外擴散速率，進而引發(fā)核仁結(jié)構(gòu)重組，導致內(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)域較為簡單；而在人類等高等動物中，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，有效提升了核糖體RNA的加工效率。核仁結(jié)構(gòu)的進化，可能正是為了滿足復雜生長需求而不斷“分工優(yōu)化”的結(jié)果。

核仁如同一個“智能工廠”，合理分區(qū)才能保障運作流暢，最終實現(xiàn)高效準確的生產(chǎn)。陳玲玲團隊的研究，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。