核仁生成rRNA示意图。研究团队供图

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员陈玲玲团队系统解析了构成核糖体大小亚基的核糖体前体RNA在核仁中的动态成熟过程，发现核糖体小亚基前体RNA的加工效率直接调控核仁内层结构的稳定性，提出核仁内部全新的时空分布模型，并揭示了该模型在核仁结构与功能间的协同关系。相关研究成果日前发表于《自然》。

在真核细胞中，核仁是生成核糖体RNA（rRNA）的核心“工厂”，其空间结构复杂且高度动态。已有研究表明，核仁内部精细划分为多个功能区，从内向外依次为纤维中心（FC）、致密纤维组分（DFC）、致密纤维组分外侧区域（PDFC）和颗粒组分（GC）。这些区室各司其职，协同完成前体RNA的转录、加工修饰及核糖体亚基的组装等关键步骤，最终产生近乎成熟的核糖体大小亚基，服务于细胞生命活动。

研究团队利用超分辨显微镜和“追踪打卡”的研究方式，首次绘制了rRNA在核仁中的精密时空分布图谱。分析结果显示，核糖体小亚基和大亚基的前体RNA在核仁中以两条不同的路径分布。核仁像流水线一样，将二者分流，分别在内层的FC-PDFC区域和外层的PDFC-GC区域完成加工。

研究团队实验发现，小亚基的前体RNA加工迟滞会触发核仁的质量控制系统，降低rRNA向外扩散的速率，进而引发核仁结构重组，导致内层区域膨胀乃至破裂。核仁内层区域的结构也决定了rRNA的加工效率。在斑马鱼等低等生物中，内层区域较为简单；而在人类等高等动物中，核仁内层区域演化出了FC-DFC双层结构。这种结构升级有效提升了rRNA的加工效率，可能是满足复杂生长需求而不断“分工优化”的结果。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09412-1

（原载于《中国科学报》 2025-08-01 第1版 要闻）