核糖體RNA“超級(jí)工廠”有座“質(zhì)檢站”
記者許琦敏
(資料圖片)
中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞卓越創(chuàng)新中心的陳玲玲研究組在長(zhǎng)非編碼RNA領(lǐng)域又有重磅發(fā)現(xiàn)。昨天凌晨，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了該研究組關(guān)于核糖體RNA“超級(jí)工廠”運(yùn)行新機(jī)制的論文。
至此，回國(guó)近12年的陳玲玲，實(shí)現(xiàn)《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》國(guó)際三大頂刊發(fā)文“大滿貫”。然而，在她看來(lái)，發(fā)論文并不是目的，把研究做完整才最重要。此次發(fā)表的成果先后經(jīng)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(fā)現(xiàn)”。
核糖體RNA合成，“剪標(biāo)”竟如此重要
在高中教科書的插圖上，細(xì)胞核只是細(xì)胞中黑乎乎的一團(tuán)，其上的小黑點(diǎn)就是核仁。
深入核仁內(nèi)部，這種直徑只有0.5-5微米的小球，其實(shí)是一座“超級(jí)工廠”。在這里，一個(gè)個(gè)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(zhǎng)鏈狀的新生核糖體RNA，就從這里生成。在蛋白質(zhì)的協(xié)助下，這些新生的核糖體RNA被運(yùn)入統(tǒng)一“包裝站”——同一顆粒組分區(qū)域，完成核糖體組裝。
這一系列功能復(fù)雜而重要，一旦出現(xiàn)問題，重則生命夭折，輕則罹患各種罕見病，如腦白質(zhì)病、鳥面綜合征等。
核仁如此重要，但這個(gè)“超級(jí)工廠”是如何將自己復(fù)雜的結(jié)構(gòu)協(xié)同起來(lái)一起發(fā)揮作用，由內(nèi)向外加工新生核糖體RNA和組裝核糖體的呢？圍繞這一科學(xué)問題，陳玲玲從研究組成立后不久，就開始了鉆研與攻關(guān)。
經(jīng)過不懈努力，陳玲玲課題組發(fā)現(xiàn)，原來(lái)“小車間”外還被一層球狀區(qū)域包裹著，并將其命名為“致密纖維成分外側(cè)區(qū)域”，這里是“小車間”的“質(zhì)檢站”——所有新生的核糖體長(zhǎng)鏈經(jīng)這里“質(zhì)檢”合格后，會(huì)被去除長(zhǎng)鏈末端。
“這一步有點(diǎn)像‘剪標(biāo)’，對(duì)核糖體RNA的成熟、核糖體的組裝都至關(guān)重要?！闭撐牡谝蛔髡?、陳玲玲研究組博士生單琳介紹，URB1蛋白是監(jiān)測(cè)站上的“哨兵”，只有被“剪標(biāo)”的核糖體RNA才可放行；如果URB1消失，未被“剪標(biāo)”的核糖體RNA涌入“包裝區(qū)”，就會(huì)引起一片混亂。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，缺失了URB1蛋白質(zhì)的斑馬魚會(huì)產(chǎn)生頭面部發(fā)育的畸形，無(wú)法成活。而URB1蛋白質(zhì)缺失的小鼠胚胎則無(wú)法著床，導(dǎo)致早期死亡。
無(wú)心插柳，在老領(lǐng)域中獲得新發(fā)現(xiàn)
作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞核中最大無(wú)膜聚集體，核仁的主要功能早在上世紀(jì)60年代就已被發(fā)現(xiàn)，主要的功能區(qū)域也早被解析?？蔀楹魏巳蕛?nèi)部蛋白質(zhì)精確定位和功能的奧秘，一直未被解開？
“當(dāng)一個(gè)領(lǐng)域沿著既有軌道前行，外來(lái)介入往往會(huì)帶來(lái)意外驚喜?！标惲崃嵴f(shuō)，她的主要研究領(lǐng)域是長(zhǎng)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(jī)制”。
于是，在回國(guó)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(xué)生不斷努力著，先后在各類期刊上發(fā)表了十多篇論文。
2017年，以實(shí)習(xí)生身份剛進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的單琳，接手了這一課題。當(dāng)時(shí)，師兄邢宇航剛在《細(xì)胞》上發(fā)表了一篇論文，但研究仍“未完待續(xù)”。她的任務(wù)就是啃下兩塊“硬骨頭”——上百個(gè)核仁蛋白質(zhì)如何精準(zhǔn)定位？這種精細(xì)分區(qū)定位的核仁蛋白質(zhì)如何助力核糖體RNA輻射狀加工轉(zhuǎn)運(yùn)？
一上手就要克隆200多個(gè)蛋白質(zhì)，工作量著實(shí)驚人。不過，在導(dǎo)師陳玲玲的指導(dǎo)下，在許光和姚潤(rùn)文兩位在核仁研究方面更有經(jīng)驗(yàn)的師兄幫助下，單琳咬牙克服了很多困難，包括畢業(yè)發(fā)論文的壓力，以及如何掌控一個(gè)如此龐大的課題。最終，她完成了這項(xiàng)“將在未來(lái)有助于重新定義該領(lǐng)域”的工作。
多扶持、少關(guān)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(yǔ)中寫道：“希望你像百合一樣有靜靜的幽香，安安靜靜踏踏實(shí)實(shí)把科研做得更好。”
今年6月畢業(yè)后，單琳將成為研究組的一名青年研究者。“現(xiàn)在，國(guó)家和上海市都對(duì)青年科研人員寄予厚望，也給予不少扶持?！标惲崃嵴f(shuō)，“我希望對(duì)年輕人多一些扶持、少一些關(guān)注，讓他們能靜下心來(lái)潛心研究，多出成績(jī)、盡快成長(zhǎng)”。
幾年前，在第一次看到黑洞照片時(shí)，陳玲玲驚訝于那個(gè)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(xué)家都在努力看清更多細(xì)節(jié)?！?/p>
確實(shí)，誰(shuí)能想到，幾十年前生物教科書上的那個(gè)黑點(diǎn)中，竟蘊(yùn)藏著這么多未知的世界？陳玲玲相信，圍繞核仁的科學(xué)故事還將不斷續(xù)寫?！拔磥?lái)，RNA研究范式將向著超高分辨、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、在體原位的方向演進(jìn)。”她認(rèn)為，最重要的是圍繞科學(xué)問題，把科研做深、做透、做完整，“論文發(fā)表在哪里不重要，重要的是沉下心來(lái)，聚焦解決一件事情”。
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