2021年8月23日周一晚8点，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心“青年学者”论坛第二十五期如期举行。“青年学者”论坛由分子细胞卓越中心细胞生物学重点实验室、分子生物学重点实验室及研究生会共同主办。本期活动邀请的报告人是中心陈玲玲组的博士生吴曼，吴曼为大家介绍了他们团队在Science上发表的研究成果“lncRNA SLERT controls phase separation of FC/DFCs to facilitate Pol I transcription”，该研究首次揭示了长非编码RNA SLERT以RNA分子伴侣机制改变互作核仁蛋白DDX21构象进而影响FC/DFC区域的大小和流动性，维持RNA聚合酶I高效转录生成核糖体RNA。

吴曼博士首先向大家介绍了有关核仁结构，即纤维中心区（FC）、高密度纤维区（DFC）和颗粒区（GC）；以及研究背景——定位在细胞核仁的新型长非编码RNA—SLERT直接结合核仁蛋白DDX21并通过调控其形成的环状结构的大小进而促进RNA聚合酶I转录(Xing et al.,Cell,2017)。随后吴曼博士对SLERT是如何通过结合DDX21在精密组装的核仁内对RNA聚合酶I转录活性进行调控进行了细致的讲解。

研究人员发现SLERT的缺失不仅导致DDX21簇状球壳结构变小和蛋白流动性降低，还会引起整个FC/DFC转录单元的缩小和固化。基于核仁结构特点，研究人员利用超高分辨率结构照明显微镜（SIM）成像技术，发现DDX21依赖于DFC区域的形成定位在DFC区域外侧，且DDX21层对内层结构有限制作用，对核仁组装和结构维持的机制有了更深的认识。

然后研究人员利用体外蛋白质相分离、荧光漂白恢复、沉淀分离等技术手段发现DDX21蛋白在体外呈现纤维状（fiber）形态，这种DDX21的纤维结构与经典的FBL液滴相比是极度固化的，SLERT可以减弱DDX21的fiber形成程度，提高DDX21蛋白流动性以及解除DDX21对FBL的限制作用。

DDX21存在强度相当且相互影响的分子内和分子间相互作用，较强的分子间相互作用导致蛋白多聚化增加，DDX21分子的高度聚集压缩FC/DFC区域的大小，限制FC/DFC区域的流动性；SLERT与DDX21结合增加DDX21分子内相互作用，使DDX21分子呈现闭合构象；闭合构象的DDX21具有较低的分子间结合作用，减弱DDX21对FC/DFC大小的抑制，并且形成较为疏松的空间环境来维持RNA聚合酶I的高效转录。

为了进一步研究SLERT调控的DDX21簇如何影响rDNA的转录，陈玲玲组和刘珈泉组合作使用单分子全内反射荧光显微镜（smTIRF）发现DDX21在50nM时会形成数百个分子的蛋白聚集，DDX21分子簇可以结合并卷曲线性的rDNA分子，被DDX21缠绕的rDNA不能与RNA聚合酶I的重要亚基RPA49结合。SLERT促进DDX21闭合的构象和增大DDX21流动性可以阻止DDX21对rDNA的包裹，从而保证RNA聚合酶I复合物在rDNA上的有效占位并进行转录。

在随后的提问环节中，吴曼博士与同学们进行了充分的讨论，并细致地解答了同学提出的问题。至此，“青年学者”论坛第二十五期活动圆满结束。

实验模型图

实验模型图