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1898年，Montgomery等人在用顯微鏡觀察軟體動物生發泡的時候，在核仁里發現了一個新的結構，他們將其命名為核仁腔。然而，在隨后的一百多年里，研究者對它的組成成分、調控機制和功能的認識仍然十分有限。
近日，中國科學技術大學光壽紅/馮雪竹團隊在《細胞報導 Cell Reports》雜志上發表了題為"rRNA intermediates coordinate the formation of nucleolar vacuoles in C. elegans"的文章。該研究以模式生物秀麗隱桿線蟲為模型，首次揭示了核仁腔中含有大量的核質蛋白以及核糖體RNA中間體參與核仁腔的調控。
核仁是由rDNA、RNA和蛋白質交織在一起的復雜多層凝聚體，從內到外依次分布著纖維中心（FC）、致密纖維成分（DFC）、致密纖維成分外圍（PDFC）和顆粒成分（GC）四個亞區室。除此之外，各種動植物細胞的核仁中還廣泛存在一個與上述四個區室迥然不同的保守亞區室——核仁腔（Nucleolar Vacuole,NoV）。
通過微分干涉相差顯微鏡和熒光顯微鏡，課題組在野生型秀麗隱桿線蟲的細胞核仁中觀察到核仁腔的存在，并發現核仁腔具有組織特異性和發育時期特異性的特點。隨后，通過對一系列熒光蛋白標記的細胞核和核仁定位蛋白質的觀察，發現核仁腔的組分有別于已知的核仁亞區，其并不包含定位于核仁的核糖體RNA轉錄和加工因子，而是儲存了大量的核質定位蛋白。最后，通過大規模的反向遺傳學篩選，發現了第一類，而非第二類，核糖體大亞基加工和組裝蛋白的異常會誘導核仁腔的形成，而核糖體小亞基加工和組裝的異常則不會導致核仁腔的生成。進一步的實驗證明，核仁腔的形成伴隨著27SA2rRNA的顯著富集。而喂食線蟲RNA轉錄抑制劑放線菌素D可以有效地抑制27SA2rRNA的富集，同時抑制核仁腔的形成。最后，本研究還解析了27SA2rRNA調控核仁腔形成的遺傳學通路，發現兩個保守的RNA結合蛋白FIB-1和NUCL-1在27SA2rRNA的下游，參與核仁腔的形成。
課題組長期專注于核仁的基因表達調控和結構維持，相繼發現（1）核仁應激導致的錯誤核糖體RNA的積累會誘導反義核糖體小干擾RNA形成和激活核仁RNA干擾通路；（2）發現應激會導致核仁蛋白的錯誤轉位；（3）本研究進一步指出應激導致的核糖體RNA中間體的積累還會影響核仁的結構維持。這些工作表明了核仁調控在生物學過程中的高度復雜性。
本文的第一作者為博士研究生徐德敏和副研究員陳向陽。中國科學技術大學的光壽紅教授、馮雪竹研究員和朱成明副研究員為本文的共同通訊作者。論文得到了中國科學技術大學、基金委與科技部的支持。