Nature：陳玲玲團隊揭示核仁pre-rRNA的時空分布及其對核仁結構的調控機制

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作者：王聰來源：生物世界

2025-07-25

多層結構的核仁是核糖體生物合成的主要場所，在這里，構成核糖體小亞基（SSU）和大亞基（LSU）的?rRNA?前體（pre-rRNA）依次成熟。

多層結構的核仁是核糖體生物合成的主要場所，在這里，構成核糖體小亞基（SSU）和大亞基（LSU）的 rRNA 前體（pre-rRNA）依次成熟。然而，pre-rRNA 加工與核仁亞結構之間的空間功能關系，以及這種關系如何適應細胞生理需求的變化，一直未被完全理解。

2025 年 7 月 23 日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究員團隊（博士生潘宇航、博士后單琳、博士生張宇瑤為共同第一作者）在國際頂尖學術期刊 Nature 上加速上線了題為：Pre-rRNA spatial distribution and functional organisation of the nucleolus 的研究論文。

該研究系統(tǒng)解析了構成核糖體大小亞基的 rRNA 前體（pre-rRNA）在核仁中的動態(tài)成熟過程，發(fā)現(xiàn)了核糖體小亞基（SSU）pre-rRNA 的加工效率直接調控核仁內層結構的穩(wěn)定性，提出了 pre-rRNA 加工的區(qū)域化模型及其在多層結構核仁的功能與進化中具有重要意義。

2025 年 7 月 23 日，中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究員團隊（博士生潘宇航、博士后單琳、博士生張宇瑤為共同第一作者）在國際頂尖學術期刊 Nature 上加速上線了題為：Pre-rRNA spatial distribution and functional organisation of the nucleolus 的研究論文。

真核細胞的細胞核中的核仁由多個不同的區(qū)室在三維空間中嵌套而成，從內向外依次包括：纖維中心（Fibrillar Center，F(xiàn)C）、致密纖維組分（Dense Fibrillar Component，DFC）、致密纖維組分外側區(qū)域（periphery of DFC，PDFC）和顆粒區(qū)（Granular Component，GC）。這些區(qū)室各司其職，協(xié)同完成核糖體前體 RNA （pre-rRNA）的轉錄、加工修飾及核糖體亞基的組裝等關鍵步驟，最終產生近乎成熟的核糖體大、小亞基。

在這項最新研究中，研究團隊通過時空分析揭示了人類核仁中核糖體亞基加工的區(qū)室特異性，小亞基加工體維持在纖維中心/致密纖維組分/致密纖維組分外側區(qū)域（FC/DFC/PDFC），而大亞基 pre-rRNA 主要轉移到致密纖維組分外側區(qū)域/顆粒區(qū)（PDFC/GC）。

增殖緩慢的細胞表現(xiàn)出出乎意料的以 5' 外轉錄區(qū)（5' ETS）為中心的核糖體小亞基（SSU）加工障礙，同時伴有 FC/DFC 結構重塑以及 SSU 輸出受阻。直接對 5' ETS 加工的干擾至少部分重現(xiàn)了這些 FC/DFC 的變化，這支持了 SSU 加工與核仁結構之間的功能相互依賴性。

值得注意的是，低等的無羊膜動物（例如斑馬魚）的雙層核仁（其纖維中心和致密纖維中心融合）表現(xiàn)出獨特的 5'ETS 分布，并且其 pre-rRNA 的流動速度比羊膜動物（例如哺乳動物）的多層核仁要慢。在雙層核仁中創(chuàng)建 FC/DFC 物理分界面可提升 pre-rRNA加工效率，說明嵌套式 FC/DFC 結構在進化中的形成可能優(yōu)化了此類生物大分子的加工效能。

在雙層核仁中創(chuàng)建 FC/DFC 物理分界面可提升 pre-rRNA加工效率，說明嵌套式 FC/DFC 結構在進化中的形成可能優(yōu)化了此類生物大分子的加工效能。