核仁内前体rRNA时空分布揭示5' ETS中心加工对多层结构维持的进化意义

本研究针对核仁亚结构与前体rRNA加工的时空功能关系这一科学难题，通过高分辨率时空分析揭示了人类核仁中核糖体亚基加工的区室特异性规律：SSU加工体稳定存在于FC/DFC/PDFC域，而LSU前体rRNA主要向PDFC/GC区迁移。研究发现5' ETS中心加工障碍会引发FC/DFC结构重塑，证实了SSU加工与核仁架构的功能互作。更引人注目的是，通过对比羊膜动物与非羊膜动物的核仁结构，揭示了FC/DFC嵌套结构的进化可能优化了前体rRNA加工效率。

　　

这项突破性研究首次绘制了核仁内前体rRNA的精细时空分布图谱。多层结构的核仁作为核糖体生物发生的核心工厂，其内部小型核糖体亚基(SSU)^3,4和大型亚基(LSU)⁵前体的成熟过程展现出惊人的区室化特征：SSU加工机器稳定驻留在纤维中心(FC)/致密纤维组分(DFC)/外周致密纤维组分(PDFC)区域，而LSU前体rRNA则主要迁移至PDFC/颗粒组分(GC)区。

研究团队捕捉到一个关键现象：增殖缓慢的细胞会出现以5'外部转录间隔区(5' ETS)为中心的SSU加工障碍，同时伴随FC/DFC结构的显著重塑和SSU外流延迟。通过直接干扰5' ETS加工过程，成功模拟出类似的FC/DFC结构改变，这强有力地证明了SSU加工与核仁架构之间存在功能耦合。

更有进化意义的是，比较解剖学研究发现：具有融合FC/DFC区室的非羊膜动物二分核仁，其5' ETS分布模式与加工效率明显不同于羊膜动物的多层核仁。当人为在二分核仁中引入FC/DFC界面时，前体rRNA加工效率显著提升，这暗示着FC/DFC嵌套结构的出现可能是脊椎动物进化过程中的重要创新，为高效核糖体生物发生提供了结构基础。