核糖体RNA“超级工厂”有座“质检站”

核糖体RNA“超级工厂”有座“质检站”

上海科学家最新成果被《自然》审稿人称为“里程碑式的发现”

中国科学院分子细胞卓越创新中心的陈玲玲研究组在长非编码RNA领域又有重磅发现。昨天凌晨，国际著名学术期刊《自然》发表了该研究组关于核糖体RNA“超级工厂”运行新机制的论文。

至此，回国近12年的陈玲玲，实现《自然》《科学》《细胞》国际三大顶刊发文“大满贯”。然而，在她看来，发论文并不是目的，把研究做完整才最重要。此次发表的成果先后经历了几位博士生的接力奋斗，才最终成为审稿人眼中“里程碑式的发现”。

核糖体RNA合成，“剪标”竟如此重要

在高中教科书的插图上，细胞核只是细胞中黑乎乎的一团，其上的小黑点就是核仁。

深入核仁内部，这种直径只有0.5-5微米的小球，其实是一座“超级工厂”。在这里，一个个被致密纤维组分包裹着的纤维中心，形成诸多“小车间”，一条条长链状的新生核糖体RNA，就从这里生成。在蛋白质的协助下，这些新生的核糖体RNA被运入统一“包装站”——同一颗粒组分区域，完成核糖体组装。

这一系列功能复杂而重要，一旦出现问题，重则生命夭折，轻则罹患各种罕见病，如脑白质病、鸟面综合征等。

核仁如此重要，但这个“超级工厂”是如何将自己复杂的结构协同起来一起发挥作用，由内向外加工新生核糖体RNA和组装核糖体的呢？围绕这一科学问题，陈玲玲从研究组成立后不久，就开始了钻研与攻关。

经过不懈努力，陈玲玲课题组发现，原来“小车间”外还被一层球状区域包裹着，并将其命名为“致密纤维成分外侧区域”，这里是“小车间”的“质检站”——所有新生的核糖体长链经这里“质检”合格后，会被去除长链末端。

“这一步有点像‘剪标’，对核糖体RNA的成熟、核糖体的组装都至关重要。”论文第一作者、陈玲玲研究组博士生单琳介绍，URB1蛋白是监测站上的“哨兵”，只有被“剪标”的核糖体RNA才可放行；如果URB1消失，未被“剪标”的核糖体RNA涌入“包装区”，就会引起一片混乱。在动物实验中，缺失了URB1蛋白质的斑马鱼会产生头面部发育的畸形，无法成活。而URB1蛋白质缺失的小鼠胚胎则无法着床，导致早期死亡。

无心插柳，在老领域中获得新发现

作为哺乳动物细胞核中最大无膜聚集体，核仁的主要功能早在上世纪60年代就已被发现，主要的功能区域也早被解析。可为何核仁内部蛋白质精确定位和功能的奥秘，一直未被解开？

“当一个领域沿着既有轨道前行，外来介入往往会带来意外惊喜。”陈玲玲说，她的主要研究领域是长链非编码RNA，“核仁是这种分子的‘加工厂’，我们不得不弄清它的工作机制”。

于是，在回国建立研究组不久，陈玲玲就在核仁研究中投入力量，十年间共有十几位学生不断努力着，先后在各类期刊上发表了十多篇论文。

2017年，以实习生身份刚进入实验室的单琳，接手了这一课题。当时，师兄邢宇航刚在《细胞》上发表了一篇论文，但研究仍“未完待续”。她的任务就是啃下两块“硬骨头”——上百个核仁蛋白质如何精准定位？这种精细分区定位的核仁蛋白质如何助力核糖体RNA辐射状加工转运？

一上手就要克隆200多个蛋白质，工作量着实惊人。不过，在导师陈玲玲的指导下，在许光和姚润文两位在核仁研究方面更有经验的师兄帮助下，单琳咬牙克服了很多困难，包括毕业发论文的压力，以及如何掌控一个如此庞大的课题。最终，她完成了这项“将在未来有助于重新定义该领域”的工作。

多扶持、少关注，让年轻人静心研究

昨天一早论文上线后，陈玲玲送了百合花给单琳。她在祝福语中写道：“希望你像百合一样有静静的幽香，安安静静踏踏实实把科研做得更好。”

今年6月毕业后，单琳将成为研究组的一名青年研究者。“现在，国家和上海市都对青年科研人员寄予厚望，也给予不少扶持。”陈玲玲说，“我希望对年轻人多一些扶持、少一些关注，让他们能静下心来潜心研究，多出成绩、尽快成长”。

几年前，在第一次看到黑洞照片时，陈玲玲惊讶于那个温暖的橙色“甜甜圈”，竟与核仁“小车间”的外观如此相似。她不禁感叹：“400亿公里的宏观宇宙与几微米的微观世界，科学家都在努力看清更多细节。”

确实，谁能想到，几十年前生物教科书上的那个黑点中，竟蕴藏着这么多未知的世界？陈玲玲相信，围绕核仁的科学故事还将不断续写。“未来，RNA研究范式将向着超高分辨、实时动态、在体原位的方向演进。”她认为，最重要的是围绕科学问题，把科研做深、做透、做完整，“论文发表在哪里不重要，重要的是沉下心来，聚焦解决一件事情”。