核糖體RNA“超級工廠”有座“質檢站”

記者許琦敏

(資料圖片)

中國科學院分子細胞卓越創新中心的陳玲玲研究組在長非編碼RNA領域又有重磅發現。昨天凌晨，國際著名學術期刊《自然》發表了該研究組關于核糖體RNA“超級工廠”運行新機制的論文。

至此，回國近12年的陳玲玲，實現《自然》《科學》《細胞》國際三大頂刊發文“大滿貫”。然而，在她看來，發論文并不是目的，把研究做完整才最重要。此次發表的成果先后經歷了幾位博士生的接力奮斗，才最終成為審稿人眼中“里程碑式的發現”。

核糖體RNA合成，“剪標”竟如此重要

在高中教科書的插圖上，細胞核只是細胞中黑乎乎的一團，其上的小黑點就是核仁。

深入核仁內部，這種直徑只有0.5-5微米的小球，其實是一座“超級工廠”。在這里，一個個被致密纖維組分包裹著的纖維中心，形成諸多“小車間”，一條條長鏈狀的新生核糖體RNA，就從這里生成。在蛋白質的協助下，這些新生的核糖體RNA被運入統一“包裝站”——同一顆粒組分區域，完成核糖體組裝。

這一系列功能復雜而重要，一旦出現問題，重則生命夭折，輕則罹患各種罕見病，如腦白質病、鳥面綜合征等。

核仁如此重要，但這個“超級工廠”是如何將自己復雜的結構協同起來一起發揮作用，由內向外加工新生核糖體RNA和組裝核糖體的呢？圍繞這一科學問題，陳玲玲從研究組成立后不久，就開始了鉆研與攻關。

經過不懈努力，陳玲玲課題組發現，原來“小車間”外還被一層球狀區域包裹著，并將其命名為“致密纖維成分外側區域”，這里是“小車間”的“質檢站”——所有新生的核糖體長鏈經這里“質檢”合格后，會被去除長鏈末端。

“這一步有點像‘剪標’，對核糖體RNA的成熟、核糖體的組裝都至關重要。”論文第一作者、陳玲玲研究組博士生單琳介紹，URB1蛋白是監測站上的“哨兵”，只有被“剪標”的核糖體RNA才可放行；如果URB1消失，未被“剪標”的核糖體RNA涌入“包裝區”，就會引起一片混亂。在動物實驗中，缺失了URB1蛋白質的斑馬魚會產生頭面部發育的畸形，無法成活。而URB1蛋白質缺失的小鼠胚胎則無法著床，導致早期死亡。

無心插柳，在老領域中獲得新發現

作為哺乳動物細胞核中最大無膜聚集體，核仁的主要功能早在上世紀60年代就已被發現，主要的功能區域也早被解析。可為何核仁內部蛋白質精確定位和功能的奧秘，一直未被解開？

“當一個領域沿著既有軌道前行，外來介入往往會帶來意外驚喜。”陳玲玲說，她的主要研究領域是長鏈非編碼RNA，“核仁是這種分子的‘加工廠’，我們不得不弄清它的工作機制”。

于是，在回國建立研究組不久，陳玲玲就在核仁研究中投入力量，十年間共有十幾位學生不斷努力著，先后在各類期刊上發表了十多篇論文。

2017年，以實習生身份剛進入實驗室的單琳，接手了這一課題。當時，師兄邢宇航剛在《細胞》上發表了一篇論文，但研究仍“未完待續”。她的任務就是啃下兩塊“硬骨頭”——上百個核仁蛋白質如何精準定位？這種精細分區定位的核仁蛋白質如何助力核糖體RNA輻射狀加工轉運？

一上手就要克隆200多個蛋白質，工作量著實驚人。不過，在導師陳玲玲的指導下，在許光和姚潤文兩位在核仁研究方面更有經驗的師兄幫助下，單琳咬牙克服了很多困難，包括畢業發論文的壓力，以及如何掌控一個如此龐大的課題。最終，她完成了這項“將在未來有助于重新定義該領域”的工作。

多扶持、少關注，讓年輕人靜心研究

昨天一早論文上線后，陳玲玲送了百合花給單琳。她在祝福語中寫道：“希望你像百合一樣有靜靜的幽香，安安靜靜踏踏實實把科研做得更好。”

今年6月畢業后，單琳將成為研究組的一名青年研究者。“現在，國家和上海市都對青年科研人員寄予厚望，也給予不少扶持。”陳玲玲說，“我希望對年輕人多一些扶持、少一些關注，讓他們能靜下心來潛心研究，多出成績、盡快成長”。

幾年前，在第一次看到黑洞照片時，陳玲玲驚訝于那個溫暖的橙色“甜甜圈”，竟與核仁“小車間”的外觀如此相似。她不禁感嘆：“400億公里的宏觀宇宙與幾微米的微觀世界，科學家都在努力看清更多細節。”

確實，誰能想到，幾十年前生物教科書上的那個黑點中，竟蘊藏著這么多未知的世界？陳玲玲相信，圍繞核仁的科學故事還將不斷續寫。“未來，RNA研究范式將向著超高分辨、實時動態、在體原位的方向演進。”她認為，最重要的是圍繞科學問題，把科研做深、做透、做完整，“論文發表在哪里不重要，重要的是沉下心來，聚焦解決一件事情”。

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