在生物體內的每個細胞中，核仁都是那個最繁忙的“工廠”。這是一個高度有序、結構分明的加工中心，通過精細劃分的多個功能區(qū)，協(xié)同調度核糖體RNA的合成和加工流程，從而協(xié)調完成高效的核糖體組裝任務，服務于細胞生命活動。

核仁內部結構和功能如何相互適應？復雜的核糖體RNA加工成熟過程為何如此高效？北京時間7月23日，一項來自上海研究團隊的研究成果在國際學術期刊《自然》發(fā)表，揭示了核仁內部的組織架構及其高效運行的奧秘。

中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心陳玲玲團隊用超分辨顯微鏡和“追蹤打卡”的方式，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。核仁像流水線一樣將二者分流，分別安排在內層的FC-PDFC區(qū)域和外層的PDFC-GC區(qū)域完成加工。

核糖體小亞基與大亞基pre-RNAs在核仁中具有時空分離的加工模式。 中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心 供圖

通過實際生理條件檢測和干預實驗雙重驗證，研究人員發(fā)現(xiàn)，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。

pre-rRNA加工與核仁高級結構協(xié)同調控以相應不同細胞狀態(tài)需求

這項研究揭示了核仁結構與功能之間的協(xié)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(xiàn)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。

據(jù)悉，核仁功能異?？赡軙е绿乩讖亍た铝炙咕C合征、先天性純紅細胞再生障礙性貧血等核糖體疾病。該研究拓展了人們對核仁空間功能組織模式的理解，為進一步探究核糖體相關疾病的發(fā)生機制及開發(fā)潛在干預策略提供了基礎。