Micropipette Aspiration Reveals Differential RNA-Dependent Viscoelasticity of Nucleolar Subcompartments

推荐 本文通过微吸管技术（MPA）研究了非洲爪蟾卵母细胞中核仁的机械特性，揭示了核仁不同亚区的RNA依赖性粘弹性差异。研究发现，核仁外层GC区呈液态，而内层DFC/FC区则表现出部分固态特性，且这些特性受RNA调控。研究结果为理解核仁在核糖体生物发生中的功能提供了新视角。

　　

文章内容
核仁是细胞内一种多相生物分子凝聚体，负责协调核糖体生物发生这一复杂过程，涉及数百种蛋白质和RNA。核仁的正常功能可能依赖于其物质特性，但这些特性由于在活细胞内测量的困难而鲜为人知。本文利用微吸管抽吸技术（MPA）直接表征了非洲爪蟾卵母细胞中转录活跃的核仁的粘弹性和界面张力。

研究发现，核仁的主要亚区——外颗粒成分（GC）和内致密纤维成分（DFC）表现出不同的材料响应。具体而言，GC区呈液态，而DFC/FC区则表现出类似部分固态的特性。这些差异主要由RNA引起，RNA的降解会使DFC区变得更加液态，并改变界面张力。

研究结果表明，RNA是核仁物质特性的关键决定因素。DFC区的粘弹性固态特性可能与新生rRNA的高浓度有关，这些rRNA在核仁中心以高浓度转录，可能形成部分缠结的凝胶状状态。RNA的降解会导致DFC区快速融合，增加融合速率，并显著降低逆毛细速度。

MPA技术通过测量材料在施加应力下的应变来表征其机械特性。对于牛顿流体，应变随时间的平方根变化；而对于非牛顿流体，则表现出更复杂的应变响应。本文利用MPA技术测量了核仁的粘弹性和界面张力，发现GC区表现出接近牛顿流体的特性，而DFC区则表现出粘弹性固体的特性。

为了进一步验证这些发现，研究人员通过注射核糖核酸酶A（RNase A）降解RNA，观察到DFC区的形态和融合动力学发生了显著变化。RNA降解后，DFC区变得更加液态，界面张力显著增加。这些结果支持了RNA在维持核仁物质特性中的重要作用。

此外，研究还探讨了核仁物质特性在核糖体生物发生中的潜在作用。核仁的粘弹性可能影响RNA和蛋白质的移动性，从而调节核糖体的生产速率。动态调整核仁粘弹性可能有助于优化核糖体生物发生，以适应不同的环境条件。

本文的研究不仅为理解核仁的功能提供了新的视角，还为研究其他生物分子凝聚体的物质特性和功能关系奠定了基础。通过揭示核仁物质特性的RNA依赖性，本文为探索核仁在核糖体生物发生中的作用提供了重要的实验依据。

未来的研究可以进一步探索核仁物质特性在不同生理和病理条件下的变化，以及这些变化如何影响核糖体生物发生和其他细胞功能。此外，MPA技术的应用也可以扩展到其他大型生物分子凝聚体的研究，如非洲爪蟾卵母细胞中的Cajal体，为理解这些细胞器的功能和调控机制提供新的工具。

总之，本文通过MPA技术揭示了核仁不同亚区的RNA依赖性粘弹性差异，为理解核仁在核糖体生物发生中的功能提供了新的见解，并为研究其他生物分子凝聚体的物质特性和功能关系开辟了新的途径。