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)一項(xiàng)最新研究成果，揭示了細(xì)胞核仁內(nèi)部的組織架構(gòu)及其高效運(yùn)行奧秘。相關(guān)論文23日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

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)。

7月24日，陳玲玲研究員在新聞發(fā)布會(huì)介紹科研成果。

陳玲玲研究團(tuán)隊(duì)用超分辨顯微鏡和“追蹤打卡”的研究方式，首次繪制了核糖體前體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。

進(jìn)一步通過實(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，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。

7月24日，陳玲玲研究員（右二）和團(tuán)隊(duì)成員張宇瑤（左一）、潘宇航（左二）、單琳（右一）在實(shí)驗(yàn)室商量工作。?

這項(xiàng)研究揭示了核仁結(jié)構(gòu)與功能之間的協(xié)同關(guān)系。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)。該研究通過解析核糖體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。

中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞卓越中心陳玲玲研究組博士生潘宇航、博士后單琳和復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院博士生張宇瑤為該論文的共同第一作者。分子細(xì)胞卓越中心陳玲玲研究員為該論文的唯一通訊作者。

該項(xiàng)工作得到復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院楊力研究員、分子細(xì)胞卓越中心細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)和斑馬魚技術(shù)平臺(tái)、以及中國(guó)科學(xué)院、科技部、上海市尚思科學(xué)研究院和新基石科學(xué)基金會(huì)的大力支持。

原載于新華社2025-07-24

作者：張建松