生物體內的每個細胞中都存在著許多像“工廠”一樣的結構，而核仁是其中最繁忙的一個。它是一個高度有序、結構分明的加工中心。核仁通過精細劃分的多個功能區(qū)，協同調度著核糖體RNA的合成和加工流程，從而協調完成高效的核糖體組裝任務，服務于細胞生命活動。

北京時間7月23日，國際學術期刊《自然》發(fā)表了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的一項最新研究成果，揭示了核仁內部的組織架構及其高效運行的奧秘。

論文第一作者、分子細胞卓越中心陳玲玲研究組博士生潘宇航介紹，團隊用超分辨顯微鏡和“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。

“核仁內部可以將它分成多個不同的小的車間，它是一個大的工廠，但是核糖體RNA的成熟，傳統(tǒng)認為它是一起轉錄出來之后核仁最外層的一個車間完成加工的，但是我們發(fā)現，核糖體大小亞基是分別在核仁內部不同的車間完成加工的，利用這樣一個多層的空間結構實現它的一個快速且高效率的加工過程?！?/p>

進一步通過生理條件檢測和干預實驗雙重驗證，研究人員發(fā)現，小亞基的前體RNA加工遲滯，會觸發(fā)核仁的質量控制系統(tǒng)，降低核糖體RNA的向外擴散速率，進而引發(fā)核仁結構重組，導致內層區(qū)域膨脹乃至破裂。

核仁內層區(qū)域的結構也決定了核糖體RNA的加工效率。在斑馬魚等低等生物中，內層區(qū)域較為簡單；而在人類等高等動物中，核仁內層區(qū)域演化出了FC-DFC雙層結構。這種結構升級，有效提升了核糖體RNA的加工效率。核仁結構的進化，可能正是為了滿足復雜生長需求而不斷“分工優(yōu)化”的結果。

這項研究揭示了核仁結構與功能之間的協同關系。核仁如同一個智能工廠，合理分區(qū)才能保障運作流暢，最終實現高效準確的生產。該研究通過解析核糖體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構組織中的重要功能。論文第一作者、復旦大學生物醫(yī)學研究院博士生張宇瑤說，這項基礎研究的成果有望為藥物研發(fā)提供理論支撐：

“核糖體它本身的產生是生命中非常一個基礎的過程，它是蛋白質的加工合成場所，那么它前面在核仁中的加工就非常重要，很多研究癌癥的也會從核糖體產生的角度去探索這樣的一些課題。那么我們提供了這樣的一個技術手段的話，很多的疾病治療上可以從根源上去產生一定的影響。這一項的成果我們已經在申請專利?！?/p>

核糖核酸(RNA)是生命活動不可或缺的一類生物大分子。圍繞RNA結構、代謝、功能、調控與應用的研究是一項從本源上揭示復雜生命現象本質的科學研究，是生命科學領域的核心研究任務之一。針對RNA的深入研究不僅面向世界科技前沿、具有重要的科學意義，而且對面向人民生命健康和生物醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展,具有重大的社會經濟價值。分子細胞卓越中心陳玲玲團隊從2011年建組至今始終聚焦RNA開展基礎研究。論文第一作者、分子細胞卓越中心陳玲玲研究組博士后單琳說，今年1月，分子細胞卓越中心核糖核酸功能與應用全國重點實驗室正式獲科技部批準啟動建設。

“它其實是全國唯一的RNA分子國家重點實驗室平臺，包括了好多不同的課題組，針對于RNA不同的研究方向來組成的。我們陳老師帶領的這個平臺，有很多前期的積累，不管是環(huán)形RNA的研究和治療，包括現在研究的核糖體RNA的研究和治療和其他mRNA的治療上,我們都是在全球處于一個領先的地位?！?/p>

原載于上海人民廣播電臺2025-07-24

作者：李雪梅