撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

多層結(jié)構(gòu)的核仁是核糖體生物合成的主要場所，在這里，構(gòu)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(jié)構(gòu)之間的空間功能關(guān)系，以及這種關(guān)系如何適應(yīng)細(xì)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(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究員團(tuán)隊(duì)（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(xué)術(shù)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(gòu)成核糖體大小亞基的rRNA前體（pre-rRNA）在核仁中的動(dòng)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(diào)控核仁內(nèi)層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)核仁的功能與進(jìn)化中具有重要意義。

真核細(xì)胞的細(xì)胞核中的核仁由多個(gè)不同的區(qū)室在三維空間中嵌套而成，從內(nèi)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(cè)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(zhuǎn)錄、加工修飾及核糖體亞基的組裝等關(guān)鍵步驟，最終 產(chǎn)生 近乎成熟的核糖體 大、小 亞基 。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過時(shí)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(cè)區(qū)域（FC/DFC/PDFC），而大亞基 pre-rRNA 主要轉(zhuǎn)移到致密纖維組分外側(cè)區(qū)域/顆粒區(qū)（PDFC/GC）。

增殖緩慢的細(xì)胞表現(xiàn)出出乎意料的以 5' 外轉(zhuǎn)錄區(qū)（5' ETS）為中心的核糖體小亞基（SSU）加工障礙，同時(shí)伴有 FC/DFC 結(jié)構(gòu)重塑以及 SSU 輸出受阻。直接對(duì) 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(jié)構(gòu)之間的功能相互依賴性。

值得注意的是，低等的無羊膜動(dòng)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(dú)特的 5'ETS 分布，并且其 pre-rRNA 的流動(dòng)速度比羊膜動(dòng)物（例如哺乳動(dòng)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(jié)構(gòu)在進(jìn)化中的形成可能優(yōu)化了此類生物大分子的加工效能。

總體而言，該研究描繪了核糖體前體 RNA（pre-rRNA）的時(shí)空分布，揭示了以 5'ETS 為中心的小亞基加工在維持核仁亞結(jié)構(gòu)方面的重要作用，并表明了羊膜動(dòng)物多層核仁結(jié)構(gòu)可能具有的進(jìn)化優(yōu)勢。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09412-1