生物體內的每個細胞中都存在著許多像"工廠"一樣的結構，而核仁是其中最繁忙的一個。它通過精細劃分的多個功能區，協同調度著核糖體RNA的合成和加工流程，從而協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？近日，一項來自上海研究團隊的研究成果在國際學術期刊《自然》發表，揭示了核仁內部的組織架構及其高效運行的奧秘。

這項研究揭示了"核仁"結構與功能之間的協同關系。核仁如同一個智能工廠，合理分區才能保障運作流暢，最終實現高效準確的生產。研究人員用超分辨顯微鏡和"追蹤打卡"的研究方式，首次繪制了核糖體RNA在核仁中的精密"時空分布"圖譜。打比方來說，核仁會流水線一樣開展"分流"，將不同加工任務"委派"到年內外層的不同"車間"，這一發現顛覆了傳統認知。

“有關核糖體RNA的成熟，傳統認為它是一起轉錄出來，到核仁最外層的一個‘車間’完成加工的，但是我們發現核糖體的大小亞基是在核仁內部不同‘車間’完成加工的，也就可能伴隨著更加高效利用核仁多層的空間結構，從而實現快速高效率的加工過程。”論文共同第一作者、中國科學院分子細胞科學卓越創新中心博士生潘宇航解釋道。

研究人員發現，在斑馬魚等低等生物中，內層區域較為簡單；而在人類等高等動物中，核仁內層區域演化出了FC-DFC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"分工優化"的結果。

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生機制及開發潛在干預策略提供了基礎。“因為核糖體的產生是生命中非常基礎的過程，它是蛋白質的加工合成場所，前面在核仁中的加工就非常重要。我們提供了這樣一個技術手段的話，我們可以在很多疾病從根源上產生一定的效果。”論文共同第一作者、復旦大學生物醫學研究院博士生張宇瑤告訴記者：“這項成果已經在申請專利過程中，具體能對臨床有什么樣的改進，還需要領域內的同行們去共同努力探索，比如很多研究癌癥會從核糖體產生的研究去探索這樣的一些課題。”

繼mRNA相關成果獲得諾貝爾獎之后，RNA應用研究受到全球廣泛關注。此次成果所在的中國科學院分子細胞科學卓越創新中心RNA分子國家功能與應用全國重點實驗室，正在為該領域貢獻源源不斷的“中國力量”。

“它是唯一一個RNA分子國重（國家重點實驗室）的實驗室平臺，包括了好多課題組，不管是環形RNA的研究和治療，包括我們現在研究的核糖體RNA的研究和治療，和其他老師更關注的小RNA、tRNA以及mRNA的研究和治療都是在全球屬于領先地位。”論文共同第一作者、中國科學院分子細胞科學卓越創新中心博士后單琳表示：“我們這個工作也第一步實現了RNA‘看得見’，希望在后續的實驗和發展中讓RNA‘用得上’。”

編輯: 朱齊越

責編: 顧怡玫