来源:m6米乐 发布时间:2025-10-23 15:29:02
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2019 年 4 月,全世界的目光被一张含糊却震慑的相片招引——那是人类初次看见黑洞的容貌,一个橙黄色的圆环,包裹着中心莫测高深的阴影。这个直径达 400 亿公里的天体,被命名为 M87 黑洞。
但你或许不知道,早在这张“世界级”问世前,中国科学院分子细胞科学杰出立异中心研讨员陈玲玲团队,现已于 2018 年 2 月在显微镜下拍到了一张惊人类似的图画——
只不过,它的主角不是天体,而是你我体内数以亿计细胞中的一个小结构:核仁
这张细胞图画显现,一个 600 纳米巨细的环状结构,在显微镜下闪烁着光晕,好像微观世界里的迷你黑洞。两者类似形状的背面,隐藏着科学上更深层的联络:
黑洞是世界中物质和能量的会聚点,而核仁则是细胞中制作核糖体的高效工厂,也是细胞“能量调度”的要害节点。
在显微镜下,核仁仅仅细胞核中的一个圆形斑驳,看似毫不起眼,却是细胞中最繁忙、最重要的“加工厂”之一。它的使命是什么?简略来说,它担任制作核糖体,而核糖体是一种简直参加细胞内一切蛋白质组成的“分子机器”。没有核糖体,就没有蛋白质,
细胞内结构图,1 为核仁,2 为细胞核,3 为内质网上的核糖体。(图片来自:Wikipedia)
不过,别以为它仅仅个简简略单的“车间”,实际上,核仁内部的结构杂乱得像一座现代化工业园区。科学家将其划分为四个分区,每一层都承担着特定的功用,层层协作,环环紧扣。
这是“装配车间”,核糖体的小亚基和大亚基在这里别离拼装结束,像是机器零件终究上生产线,预备投入细胞的工作中。
这四个“车间”不仅仅在空间上摆放妥当,还在时刻上各自合作。rRNA 从转录、编排、加工到拼装,遵从一个清晰的时序与途径。中
院陈玲玲团队初次运用超高分辩显微镜与单分子追寻技能,完好制作了 rRNA 在核仁中从生成到老练的全过程时空图谱,就像为这座看不见的工厂安装了一套实时监控体系。
更令人惊奇的是,核仁处理 rRNA 时并非“一站式完结”,而是“分层加工”。这就像一个超大型装配线,不同的零件在不同的工段完结加工,最终才干拼接成完好的机器。
经过精细的结构分区,核仁像一座全自动、散布式的纳米工厂,不光大幅度的提高了加工功率,还能应对不同细胞对蛋白组成速度的多样化需求。
让咱们持续用工厂来类比核仁的结构。不同生物的工厂设计图实际上并不相同,低等动物,比方斑马鱼,核仁就像是两层的小型车间;而高等动物,比方人类,则具有四层结构的多功用工业园。这不是随机进化的成果,而是一种功率导向的结构优化。
研讨团队经过对人类细胞和斑马鱼胚胎细胞的比照试验发现,人类核仁的加工功率是斑马鱼的 7 倍以上!
在斑马鱼的双层结构中,rRNA 的活动像卡住的传送带,速度缓慢;而在人类的多层结构中,rRNA 像是驶入了高速公路,敏捷穿过表里各层,完结从加工到拼装的全过程。
就像前期只要两条生产线的小作坊,后来开展出车间分区、自动化操控、流程并行的现代工厂相同,核仁经过“层数晋级”完成了功率提高,以习惯杂乱多变的细胞环境。
关于 pre-rRNA 加工、空间散布与核仁亚结构协同联系的模型想象(图片来自:参考文献[1])
为什么高效工厂很重要?不同的细胞,对核糖体的需求是不相同的。比方癌细胞,增殖速度极快,急需很多蛋白质,核仁就像开足马力的超高产能车间;再比方神经细胞,成年后根本不再割裂,对蛋白质组成需求低,核仁的结构也就缩小,反而像是半退休状况的小工坊。
科研团队经过对神经细胞与干细胞作比较,发现一个风趣的现象。在神经细胞中,加工 rRNA 的功率清楚明了地下降,导致原材料积压,核仁内部结构甚至会产生胀大或决裂。rRNA 加工功率和核仁结构,是一套联动体系——就像流水线卡住了,整个车间的布局都会跟着改变。而假如哪一过程长时间受阻,细胞功用就会出问题。
除此之外,核仁失活或加工受阻,会形成核糖体组成紊乱,与贫血、发育反常、鸟面综合征等疾病有关。
换句话说,核仁就像细胞的发动机工厂。一旦这个工厂出了问题,整个生命机器的工作就可能出毛病。
此次研讨初次证明,不是核仁越大越好,而是它的层次结构与加工功率有必要精准匹配细胞需求。正是这种匹配机制,让咱们从一个受精卵长成亿万细胞的杂乱生命体。
在众多世界中,黑洞是最强引力的会聚点,而在细胞的微观世界里,核仁则是生命信息的加工中枢。经过层层嵌套的结构,它将 13,000 个碱基长的 rRNA 加工成制作蛋白质的机器——核糖体。
这次我国科研团队提醒的,不仅是核仁的结构地图,更是一套细胞生产力逻辑,当结构设计与功用需求精准对接,生命便可高效工作。而当这座工厂工作异常时,疾病的种子也悄然埋下。了解这一“细胞黑洞”的奥妙,是咱们解码生命的一小步,也可能是医学未来的一大步。
上一篇:2024年09月29日Bl