揭开细胞核仁内部“组织架构”的奥秘

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  本报上海7月24日电（记者颜维琦 通讯员黎子承）生物体内的每个细胞，都存在着许多像“工厂”一样的结构，而核仁是其中最繁忙的“加工中心”。它通过精细划分的多个功能区，协同调度着核糖体RNA的合成和加工流程，从而协调完成高效的核糖体组装任务，服务于细胞生命活动。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲研究团队发布新的研究成果——揭示了核仁内部的组织架构及其高效运行的奥秘，相关论文日前在线发表于国际学术期刊《自然》。

  研究人员用超分辨显微镜和“追踪打卡”的研究方式，首次绘制了核糖体RNA在核仁中的精密时空分布图谱，揭示了核糖体小亚基和大亚基的前体RNA在核仁中以两条不同的路径分布。核仁像流水线一样将二者分流，分别安排在内层的FC-PDFC区域和外层的PDFC-GC区域完成加工。

  通过进一步实际生理条件检测和干预实验双重验证，研究人员发现，小亚基的前体RNA加工迟滞，会触发核仁的质量控制系统，降低核糖体RNA的向外扩散速率，进而引发核仁结构重组，导致内层区域膨胀乃至破裂。

  核仁内层区域的结构也决定了核糖体RNA的加工效率。在斑马鱼等低等生物中，核仁内层区域较为简单；而在人类等高等动物中，核仁内层区域演化出了FC-DFC双层结构，这种结构升级，有效提升了核糖体RNA的加工效率。核仁结构的进化，可能正是为了满足复杂生长需求而不断“分工优化”的结果。

  核仁如同一个“智能工厂”，合理分区才能保障运作流畅，最终实现高效准确的生产。陈玲玲团队的研究，揭示了核仁结构与功能之间的协同关系，通过解析核糖体RNA的成熟过程，提出了全新的时空分布模型，并揭示该模型在核仁多层结构组织中的重要功能。