多層結構的核仁是核糖體生物合成的主要場(chǎng)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(guān)系，以及這種關(guān)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(xué)院分子細胞科學(xué)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(xué)術(shù)期刊 Nature 上加速上線(xiàn)了題為：Pre-rRNA spatial distribution and functional organisation of the nucleolus 的研究論文。
該研究系統解析了構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(guò)程，發(fā)現了核糖體小亞基（SSU）pre-rRNA 的加工效率直接調控核仁內層結構的穩定性，提出了 pre-rRNA 加工的區域化模型及其在多層結構核仁的功能與進(jìn)化中具有重要意義。
真核細胞的細胞核中的核仁由多個(gè)不同的區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，FC）、致密纖維組分（Dense Fibrillar Component，DFC）、致密纖維組分外側區域（periphery of DFC，PDFC）和顆粒區（Granular Component，GC）。這些區室各司其職，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(guān)鍵步驟，最終產(chǎn)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(guò)時(shí)空分析揭示了人類(lèi)核仁中核糖體亞基加工的區室特異性，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域（FC/DFC/PDFC），而大亞基 pre-rRNA 主要轉移到致密纖維組分外側區域/顆粒區（PDFC/GC）。
增殖緩慢的細胞表現出出乎意料的以 5' 外轉錄區（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(lài)性。
值得注意的是，低等的無(wú)羊膜動(dòng)物（例如斑馬魚(yú)）的雙層核仁（其纖維中心和致密纖維中心融合）表現出獨特的 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(shuō)明嵌套式 FC/DFC 結構在進(jìn)化中的形成可能優(yōu)化了此類(lèi)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構方面的重要作用，并表明了羊膜動(dòng)物多層核仁結構可能具有的進(jìn)化優(yōu)勢。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09412-1
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