衰老癌细胞核仁碎片化与rDNA非编码区多聚腺苷酸化转录本水平升高的关联研究

本研究通过γ射线诱导MCF-7乳腺癌细胞衰老模型，结合rDNA-FISH、免疫组化及RNA-seq技术，揭示了核仁碎片化与rDNA间隔区（5′ETS/ITS1）多聚腺苷酸化转录本积累的关联。研究发现衰老细胞中核仁蛋白（fibrillarin/UBF）表达下调但定位未受损，提示rRNA加工缺陷可能是核仁结构解体的关键机制，为癌症放疗抵抗机制提供了新视角。

　　

核仁结构与rDNA转录在细胞衰老中的动态变化

γ射线诱导的MCF-7乳腺癌细胞衰老模型中，核仁呈现显著碎片化特征。通过28S rDNA荧光原位杂交（rDNA-FISH）结合fibrillarin免疫染色，发现衰老细胞核仁数量从4.2个/核增至6.2个/核（p<0.01），且fibrillarin信号呈簇状分布，与正常细胞的均匀分布形成鲜明对比。值得注意的是，rDNA拷贝数在衰老过程中保持稳定，但Western blot显示上游结合因子UBF蛋白水平显著降低，而核纤层蛋白lamin A/C表达上调，印证了衰老相关的表型转变。

rDNA变异表达的稳定性

基因组分析揭示人类rDNA存在高度多态性，5′ETS和28S区域分别检测到8个和24个高频单核苷酸变异（SNV）。有趣的是，尽管28S rRNA中C608G次要等位基因呈现超显性表达，但衰老并未改变rDNA变异表达谱。这一结果提示衰老相关的核仁重组不涉及rDNA表观遗传重编程，可能与Pol I转录活性下调（通过UBF减少介导）而非选择性沉默特定rDNA拷贝有关。

多聚腺苷酸化rRNA的异常积累

RNA-seq数据显示，衰老细胞中源自rDNA间隔区的多聚腺苷酸化转录本显著增加：5′ETS和ITS1区域转录水平在poly-A文库中提升约2倍。这种变化在随机引物文库中较微弱，暗示衰老特异性地影响了rRNA加工监控系统。现有证据支持三种假说：（1）Pol I转录停滞导致截短转录本进入poly-A降解途径；（2）应激条件下5′ETS的A′/01位点内切酶活性受损；（3）核质转运障碍导致poly-A rRNA滞留。其中，fibrillarin的相分离特性改变（形成凝集体）可能通过破坏致密纤维组分（DFC）的组装，加剧rRNA加工缺陷。

临床意义与未解之谜

该研究首次将核仁形态解体与rDNA非编码转录本代谢联系起来，为理解衰老癌细胞持续存活提供了新视角。特别值得注意的是，fibrillarin的异常聚集与乳腺癌不良预后相关，而UBF-mTOR信号轴可能成为放疗增敏的潜在靶点。未来研究需揭示IGS转录本如何通过相变调控核仁亚结构，以及poly-A rRNA是否直接参与衰老相关分泌表型（SASP）的建立。实验方法学上，结合CRISPR介导的rDNA位点特异性编辑与活细胞成像技术，将有助于动态解析核仁解体的分子时序。