Nat Rev Mol Cell Biol丨陈玲玲研究组合作发表核仁结构与功能综述

2026年5月20日，Nature Reviews Molecular Cell Biology在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）陈玲玲研究组联合和约翰斯·霍普金斯大学Sarah A. Woodson教授的合作综述文章，题为：Elucidating structure–function relationships in the mammalian nucleolus。该文系统总结了哺乳动物核仁多层结构、动态组装规律及其在核糖体RNA前体（pre-rRNA）加工、核糖体生成和疾病发生中的作用，为理解核仁这一典型无膜细胞器的结构与功能关系提供了综合视角。

核仁是细胞内核糖体RNA转录、加工和核糖体亚基组装的核心场所。近年来，超高分辨率成像、单分子RNA原位杂交、蛋白质组学和测序技术的发展，使研究者能够在纳米尺度解析核仁内部的空间组织。该综述指出，核仁并非简单的三层结构，而是由纤维中心（FC）、致密纤维组分（DFC）、DFC外周区域（PDFC）、颗粒组分（GC）及核仁周边区域（NR）等多个区域共同组成；不同结构区域分别参与pre-rRNA转录、折叠、加工、质量监控和核糖体亚基装配等连续过程。

陈玲玲研究组长期从事RNA生物学研究，在揭示非编码RNA参与细胞核内无膜小体和核仁结构形成、功能调控及疾病相关过程方面做出了一系列重要贡献。围绕核仁结构与功能，研究组发现长非编码RNA SLERT可调控核仁蛋白DDX21，促进RNA聚合酶I介导的核糖体RNA合成（Cell, 2017）；解析人类核仁FC/DFC单元的超微结构，揭示FBL介导的新生pre-rRNA分选和DFC组装过程（Molecular Cell, 2019a）；阐明SLERT通过分子伴侣机制以低剂量模式调控DDX21蛋白聚集及相分离状态，进而影响核仁结构组织（Science, 2021）；随后发现核仁新亚结构层PDFC，揭示其在pre-rRNA 3′端成熟中的作用，推动核仁经典FC/DFC/GC三层结构改写为包含PDFC的四层结构模型（Nature, 2023）；提出pre-rRNA加工中间体在核仁中的时空分布模型，解析核糖体RNA加工与核仁多层结构之间的关系（Nature, 2025）。研究组还发展了多种细胞核酸成像技术手段（Molecular Cell, 2019b；Cell Insight, 2022；Genome Biology, 2023；Nature Methods, 2024），并揭示旁斑、核应激小体等细胞核内无膜小体的组装机制、功能及疾病关联（Molecular Cell, 2012/2016/2019b；Nature Cell Biology, 2018；Cell, 2025），持续推动了对RNA介导细胞空间组织规律的认识。

在该综述中，研究人员围绕“核仁结构与功能相互关系”这一核心问题，系统梳理了该领域的最新进展。文章首先回顾了人们对核仁结构认识的不断深化：从电子显微镜下观察到的FC、DFC和GC经典三层结构，到近年来借助超高分辨率成像和单分子RNA原位杂交技术发现的PDFC、核仁周边区域，以及不同功能区域之间更精细的空间关系。作者进一步总结了rDNA、pre-rRNA和核仁蛋白在这些区域中的分布特点，指出核仁内部各区域并非彼此孤立，而是共同参与rRNA转录、早期加工、后期成熟和核糖体亚基装配等连续过程。

该文还重点讨论了pre-rRNA在核仁中的共转录折叠、加工和空间分布。pre-rRNA既是核糖体生成的加工底物，也参与核仁结构的维持；其不同加工中间体在FC、DFC、PDFC和GC中呈现特定分布，体现了核仁空间组织与核糖体生成步骤之间的密切关系。作为核糖体生成的核心底物，pre-rRNA并不是在转录完成后才开始成熟，而是在RNA聚合酶I转录过程中便逐步折叠，并与snoRNP、RNA解旋酶、核糖体蛋白及多种装配因子相互作用，逐步完成局部折叠、化学修饰、结构重排和剪切加工。这一过程有助于pre-rRNA避免过早形成不正确的长程RNA结构，并为后续小亚基和大亚基成熟创造条件。在此基础上，该文进一步总结了相分离、RNA流动、RNA解旋酶活性、局部pH、黏弹性和微极性等因素对核仁结构的影响，并讨论核仁结构异常与核仁应激、发育疾病、癌症及神经退行性疾病之间的联系，为理解相关疾病发生和探索潜在干预策略提供了参考。

分子细胞卓越中心单琳博士为该综述的唯一第一作者。分子细胞卓越中心陈玲玲研究员和约翰斯·霍普金斯大学的 Sarah A. Woodson 教授为共同通讯作者。陈玲玲研究员同时为上海尚思自然科学研究院资深研究员。

综述链接：https://www.nature.com/articles/s41580-026-00975-z

制版人： 十一

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