核糖体RNA（rRNA）是细胞内含量最多的一类RNA，负责生产它的核仁则是细胞中最繁忙的“工厂”之一。最近，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲研究团队宣布，首次“看清”了核仁这座“工厂”的内部组织架构，并解开了它高效运行的奥秘。
这一成果对深入理解核仁的结构分区和功能调控具有重要作用，国际顶尖学术期刊《自然》为此于前天深夜加急发表——从文章确定接收到在线发表，仅用了一周。
追踪打卡，“看清”核仁内部架构
核仁是一个高度有序、结构分明的加工中心。通过精细划分的多个功能区，它协同调度着rRNA的合成和加工流程，再将rRNA与蛋白质装配到一起，组装成核糖体，服务于细胞生命活动。如果rRNA的合成出现错误，就可能出现鸟面综合征、贫血等核糖体疾病。
过去，核仁内部的精细布局一直未被看清。这一次，研究人员用超分辨显微镜和“追踪打卡”的研究方式，通过观察细胞的核仁活动，首次绘制了核糖体RNA在核仁中的精密时空分布图谱。
“我们发现这座‘工厂’非常智能，核仁像流水线一样将内部的大小亚基分流，分别安排在内层的FC-PDFC区域和外层的PDFC-GC区域完成rRNA的加工。”论文第一作者、陈玲玲团队博士生潘宇航介绍，通过合理分区，核仁不仅能提高生产效率，还能有效进行质量控制。如果小亚基的加工进度出现迟滞，就会触发核仁的“质量控制系统”，防止“不合格品”流出，进而引发核仁内层区域膨胀乃至破裂，导致结构重组——如同拆毁有问题的生产线，重新组装新产线。
“从不同物种核仁内层区域的结构复杂程度，我们发现生物越高等，其rRNA的加工效率越高。”陈玲玲解释，斑马鱼等低等生物的核仁内层区域较为简单，而人类等高等动物的核仁内层区域则演化出了FC-DFC双层结构，“这可能是为了满足复杂生长需求而不断分工优化的结果”。
未来将整合中国RNA研究力量
论文发表仅一个多小时，陈玲玲就收到了来自哈佛大学同行的祝贺信，称这一发现“十分惊艳”，为自己研究造血系统中的核糖体生成提供了新思路。
陈玲玲（右二）与论文第一作者单琳、潘宇航、张宇瑶（从左到右）在实验室讨论问题
早在2011年，陈玲玲研究组就投入到非编码RNA领域的开拓中，十多年来成果已陆续发表在《细胞》《科学》《自然》等国际期刊。“2018年，当我看到人类拍摄到的第一张黑洞照片时，觉得它那模糊的橙色光环与当时能看到的核仁很像。”陈玲玲说，8年后，无论是在极宏观的宇宙探索，还是在极微观的生命分子机制解析中，科学家都已“看”得更清晰。
去年9月，分子细胞卓越中心闵行基地正式启用，重点发展RNA研究。新园区宽敞的实验空间和新设备为这项研究提供了“加速度”。
今年1月，核糖核酸功能与应用（RISE）全国重点实验室获科技部批准建设，迄今已有十多个研究组入驻，初步形成了合作互补的攻关团队。陈玲玲表示，RISE以让RNA“看得清，用得上”为目标，未来实验室将整合中国RNA研究力量，形成服务全国，乃至全球的技术体系。
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