侯树文 科技日报记者 王春
记者24日从中国科学院分子细胞科学卓越创新中心获悉，该中心陈玲玲研究团队一项最新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。相关论文于北京时间7月23日在线发表于国际学术期刊《自然》。
在生命体的细胞内，直径仅几百纳米（约为头发丝直径的1%）的核仁，却承担着长度达数十微米的核糖体RNA的合成任务。这就如同一个微型工厂要高效加工一个比自身大十倍的机器。并且，这个“工厂”的产能也十分惊人，所生产的RNA占细胞内RNA总产量的85%左右。核仁是如何完成如此高密度且复杂的生产的？研究团队基于这一问题展开了探索。
记者了解到，核糖体RNA是蛋白质生成的机器组件，而核仁是核糖体RNA生成的源发地，相当于生产RNA的工厂。这个工厂内部的车间分布结构就像一个“甜甜圈”，两条流水线车间分别分布在“甜甜圈”的内层和外层——即核仁的FC-PDFC区域和PDFC-GC区域。
据陈玲玲介绍，此前的研究认为核糖体亚基前体RNA主要在核仁外层完成加工和组装任务。而他们的团队研究发现，小亚基前体rRNA主要在内层的FC-PDFC区域完成加工，而大亚基前体rRNA则主要在外层的PDFC-GC区域完成成熟，显示出明显的空间分离。
研究团队利用超分辨显微镜和“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，分别在内层和外层精准安排不同的加工任务。”陈玲玲表示。
有意思的是，这个生产车间也非常智能，假如内层的生产节奏出现了迟滞，就会触发质量控制系统，核仁就会降低核糖体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。
研究人员还发现，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。研究人员分析，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。
