生物体内的每个细胞中都存在着许多像“工厂”一样的结构，而核仁是其中最繁忙的一个。它是一个高度有序、结构分明的加工中心。核仁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。
北京时间7月23日，国际学术期刊《自然》发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲研究团队的一项最新研究成果，揭示了核仁内部的组织架构及其高效运行的奥秘。
论文第一作者、分子细胞卓越中心陈玲玲研究组博士生潘宇航介绍，团队用超分辨显微镜和“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。
“核仁内部可以将它分成多个不同的小的车间，它是一个大的工厂，但是核糖体RNA的成熟，传统认为它是一起转录出来之后核仁最外层的一个车间完成加工的，但是我们发现，核糖体大小亚基是分别在核仁内部不同的车间完成加工的，利用这样一个多层的空间结构实现它的一个快速且高效率的加工过程。”
进一步通过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。
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。论文第一作者、复旦大学生物医学研究院博士生张宇瑶说，这项基础研究的成果有望为药物研发提供理论支撑：
“核糖体它本身的产生是生命中非常一个基础的过程，它是蛋白质的加工合成场所，那么它前面在核仁中的加工就非常重要，很多研究癌症的也会从核糖体产生的角度去探索这样的一些课题。那么我们提供了这样的一个技术手段的话，很多的疾病治疗上可以从根源上去产生一定的影响。这一项的成果我们已经在申请专利。”
核糖核酸(RNA)是生命活动不可或缺的一类生物大分子。围绕RNA结构、代谢、功能、调控与应用的研究是一项从本源上揭示复杂生命现象本质的科学研究，是生命科学领域的核心研究任务之一。针对RNA的深入研究不仅面向世界科技前沿、具有重要的科学意义，而且对面向人民生命健康和生物医药产业发展,具有重大的社会经济价值。分子细胞卓越中心陈玲玲团队从2011年建组至今始终聚焦RNA开展基础研究。论文第一作者、分子细胞卓越中心陈玲玲研究组博士后单琳说，今年1月，分子细胞卓越中心核糖核酸功能与应用全国重点实验室正式获科技部批准启动建设。
“它其实是全国唯一的RNA分子国家重点实验室平台，包括了好多不同的课题组，针对于RNA不同的研究方向来组成的。我们陈老师带领的这个平台，有很多前期的积累，不管是环形RNA的研究和治疗，包括现在研究的核糖体RNA的研究和治疗和其他mRNA的治疗上,我们都是在全球处于一个领先的地位。”
原载于上海人民广播电台2025-07-24
作者：李雪梅
