我们的科学家揭示了RNA分子伴侣参与细胞活动的机制

细胞核仁的主要功能之一是产生和加工核糖体RNA，然后组装蛋白质合成的机器——核糖体。核糖体RNA的“生产加工过程”混乱，会引起核仁应激，破坏其结构和功能，导致核糖体蛋白质翻译异常。已发现核仁与早期胚胎发育和肿瘤发生密切相关。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲、刘家全研究团队发现，长非编码RNA SLERT可以通过RNA分子伴侣机制改变核蛋白DDX21的构象，进而影响重要核仁区域的功能，保证核糖体RNA的顺利产生。研究成果于7月30日发表在国际学术期刊《科学》上，并在同期接受了Perspectives的特别评价。

陈玲玲研究团队之前的工作体系阐明了核仁从内到外有三层超细结构，包括数十个由内层和中间层组成的球形区域。研究发现，核仁素DDX21“抱团”包裹在每一个中间层结构之外，呈团簇状球壳结构。DDX21分子中存在分子内和分子间相互作用，相互影响。强烈的分子间相互作用导致高蛋白质聚集，这减少了内部和中间核仁区域的大小和分子的“流动性”。之前发现的长非编码RNA家族成员SLERT可以与DDX21结合，使DDX21的构象由开放变为封闭，增加了DDX21的分子内相互作用，减少了分子间聚集，减弱了DDX21对核仁内层和中间层的抑制作用，使核仁中间层的空间环境保持宽松。

利用全内反射荧光显微镜，研究人员发现DDX21可以在低浓度下形成由数百个蛋白质分子组成的团簇，并卷曲在核糖体DNA周围，阻碍了核糖体RNA的正常“生产”。SLERT可以促进DDX21的封闭构象，增加DDX21的流动性，防止DDX21包裹核糖体DNA，保证RNA聚合酶I与核糖体DNA结合并转录生成核糖体RNA，维持核仁功能的正常运转，进而成功组装核糖体。

长非编码RNA通常以低剂量形式参与细胞命运活动。发现低剂量SLERT可以调节高剂量DDX21分子。如何实现这一点？体外实验表明，SLERT对DDX21聚集体的解聚作用随着SLERT浓度和反应时间的增加而增强，SLERT倾向于以开放构象与DDX21结合，诱导其闭合后再“解结合”，再与具有开放构象的新DDX21结合开始下一个功能周期，从而使低剂量SLERT作为“RNA分子伴侣”辅助DDX21构象变化，调控DDX21聚合状态。

该研究首次揭示了RNA分子伴侣控制核仁和蛋白质的相分离，维持核仁正常的形态功能，对理解长非编码RNA的分子机制和无膜小体的功能具有重要意义。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究组博士生吴曼、许光和博士生韩冲为论文共同第一作者，研究员和为论文共同第一作者。