解密细胞核仁结构，上海科学家揭开RNA高效加工之谜

在生物体内的每个细胞中，核仁都是那个最繁忙的“工厂”。这是一个高度有序、结构分明的加工中心，通过精细划分的多个功能区，协同调度核糖体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。

核仁内部结构和功能如何相互适应？复杂的核糖体RNA加工成熟过程为何如此高效？北京时间7月23日，一项来自上海研究团队的研究成果在国际学术期刊《自然》发表，揭示了核仁内部的组织架构及其高效运行的奥秘。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲团队用超分辨显微镜和“追踪打卡”的方式，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。

核糖体小亚基与大亚基pre-RNAs在核仁中具有时空分离的加工模式。 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 供图

 

 

通过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，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。

pre-rRNA加工与核仁高级结构协同调控以相应不同细胞状态需求

 

 

这项研究揭示了核仁结构与功能之间的协同关系。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。该研究通过解析核糖体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。

据悉，核仁功能异常可能会导致特雷彻·柯林斯综合征、先天性纯红细胞再生障碍性贫血等核糖体疾病。该研究拓展了人们对核仁空间功能组织模式的理解，为进一步探究核糖体相关疾病的发生机制及开发潜在干预策略提供了基础。