核仁研究新进展

核仁是真核细胞间期核中最显著的结构。其主要功能是进行rRNA的合成和核糖体大、小亚基的装配。然而,近年来的研究提示核仁可能还参与了一系列其他功能活动,如mRNA和tRNA的加工成熟、信号识别颗粒的组装、端粒酶活性和调节细胞周期等。对多个物种核仁蛋白质组数据的分析也显示核仁中具有许多与核糖体生物合成无关以及功能未知的蛋白,表明核仁在组成和功能上远比人们以前的认识复杂。同时,核仁蛋白质组数据的获得也为人们从组学水平研究核仁的起源与进化提供了新视角。该文对近年来在核仁结构、功能、蛋白质/基因组学研究及其起源与进化等方面的进展进行了概述,并探讨了一些有待于进一步研究的问题。     

核仁进化研究取得进展

核仁(nucleolus)是普遍存在于真核细胞间期核中的最显著结构。它是rDNA转录和核糖体亚基组装的场所。如果说核糖体是合成蛋白质的“分子机器”,那么核仁便是制造这一机器的“母机”。中国科学院昆明动物研究所文建凡研究员领导的研究小组先是在一类低等的单细胞真核生物——贾第虫(Giardia)上证实了“不具核仁结构”的现象,那么这类生物是如何进行rDNA转录和核糖体亚基组装呢?     

小鼠肝核仁体外转录的研究

真核细胞基因的表达及其调控是当前分子 生物学领域中极为重要的研究课题之一,尤其 是特定基因的表达与调控更加引人注意。真核 细胞的核仁是核搪体装配的场所,它含有多拷 贝的特定基因— 核糖体RNA基因（rDNA) 和专门负责转录rDNA的RNA聚合酶I,唯 一的基因产物是rRNA。因此,核仁及其染色 质是研究特定基因转录及其调节控制的一个理 想系统。Busch 等〔141于1964年第一次证明离 体核仁能在体外系统中合成rRNA。其后,不少 工作者分别用鼠肝细胞^[7,15]、蛙卵母细胞^[8] 、四 膜虫细胞^[5],以及多种人工培养细胞(Novikoff 肝癌细胞、Hela细胞、Ehrlich 腹水癌细胞 等^[1][2]的核仁及其染色质对rRNA的体外合 成进行了研究。我们以小鼠肝核仁为材料,研 究核仁染色质的结构与功能,试图寻找与rRNA 体外合成有关的某种调控蛋白,以便阐明真核 细胞核糖体基因表达的调控机理。     

核仁是怎样行使其生理功能的

真核细胞间期核中最显著的细胞结构是核仁。在光学显微镜下,核仁通常呈均质而致密的球体;在电子显微镜下,核仁主要分为三个区,即.1)颗粒区,含有核糖体前体颗粒;2)致密的丝状区即纤维区,包含有正在转录的RNA分子;3)浅染色区,或称为核仁内染色质,该区包含有从染色体核仁组织者区来的DNA,其中含有rRNA基因。因而,从成份上说,核仁是由DNA、RNA和蛋白质组成的,它的主要功能是转录rRNA和装配核糖体亚单位。     

细胞周期决定核糖体蛋白S6在真核细胞核仁中的聚积

核糖体蛋白S6（rpS6）是核糖体40S小亚基的核心组成蛋白之一。研究表明,rpS6可以通过核定位信号进入细胞核中,在核仁中参与核糖体的组装。在该研究中发现,rpS6在高等真核细胞核仁中的聚积与细胞周期有关,rpS6在S期中晚期开始在核仁中聚积,G2期含量达到最高,M期核仁分解时消失。推测,rpS6在核仁中的这种分布特性可能与核糖体的合成随细胞周期变化有关。     

小麦细胞核仁中rRNA基因转录的超微定位

真核细胞核仁中rRNA基因转录位点是长期以来未能解决的问题。以小麦细胞为研究材料,应用常规电子显微镜技术,观察了小麦细胞核仁纤维中心(Fibrillar centers,FC)内染色质的超微结构;并通过DNA抗体阐明了核仁中DNA位于纤维中心、致密纤维组分(Dense fibrillar component,DFC)以及两者的过渡区域;应用RNA聚合酶I相关转录因子UBF(Upstream binding factor)抗体所做的分析显示,小麦细胞核仁中UBF位于FC与DFC的过渡区域以及DFC中,在FC中没有UBF的存在;进一步借助于RNA/DNA杂合体抗体选择性地直接标记核仁中rRNA基因的转录位点,结果表明了小麦细胞核仁rRNA基因的转录位点是在FC与DFC的过渡区域及DFC中。     

基于图像信息处理的蒜核仁内DNA原位排布及其结构模型的研究

真核细胞核仁内的DNA超微结构对于阐述rRNA转录位点有着重要的意义.虽然已经有许多研究者对此提出了不同的观点,但是都是基于直接实验观察的.应用电子显微镜技术和改进的NAMA-Ur DNA特异染色方法,获得蒜核仁超微结构的图像,提出一种新技术定量分析核仁中DNA原位位置.为此,建立多尺度形态梯度算子方法,编制HEREN.CELL自动分析软件,从而抽取出核仁超微结构的精细轮廓,显示出核仁DNA的原位位置.同时,提出了DNA纤丝以“花瓣包迹”模式向中心外方向放射的结构模型.对电镜图像处理技术和核仁超微结构研究具有重大意义.     

核仁蛋白质的定位、移位和核仁功能

核仁一直被认为只是核糖体合成和加工的场所,但是近年研究发现它具有其他功能.核仁是一个高度动态的亚细胞结构,通常情况下核仁蛋白质在核仁内外不断穿梭完成对于核糖体的运输.但在细胞应激反应时核仁成为细胞应激的感受器(cell stress sensor),核仁蛋白质在核仁内外的定位分布发生改变,同时伴随功能改变,介导细胞的应激反应.     

小麦细胞核仁中rRNA基因转录的超微定位（简报）

真核细胞核仁中rRNA基因转录位点是长期以来未能解决的问题。以小麦细胞为研究材料,应用常规电子显微镜技术,观察了小麦细胞核仁纤维中心（Fibrillar centers,FC)内染色质的超微结构;并通过DNA抗体阐明了核仁中DNA位于纤维中心、致密纤维组分（Dense fibrillar component,DFC）以及两者的过度区域;应用RNA聚合酶I相关转录因子UBF（Upstream binding factor) 抗体所做的分析显示,小麦细胞核仁中UBF位于FC与DFC的过渡区域以及DFC中,在FC中没有UBF的存在;进一步借助于RNA／DNA杂合体抗体选择性地直接标记核仁中rRNA基因的转录位点,结果表明了小麦细胞核仁rRNA基因的转录位点是在FC与DDFC的过渡区域及DFC中。     

核仁和核仁蛋白

核仁是位于细胞核内的非膜结构。电子显微镜下的核仁从形态上可以分为三层结构包括纤维中心区(FC)、高密度纤维区(DFC)和颗粒区(GC)。核仁内的蛋白有核糖体蛋白和非核糖体蛋白两种。利用蛋白质组学方法已经鉴定了350多种核仁蛋白,其中包括80多种核糖体蛋白。核仁是核糖体合成的场所,核仁中的非核糖体蛋白对核糖体的生物合成起关键调控作用。核仁不仅是细胞内通讯和核糖体：RNA加工的中心,而且在细胞周期、细胞增殖和衰老中起重要调控作用;核仁也是tRNA、mRNA和其它类型小分子RNA加工的场所。因此核仁是一个多功能的细胞生命活动中心。     

BrUTP标记的小麦核仁中RPⅠ转录位点

核仁是细胞核中最明显的结构之一,是绝大多数真核细胞中基因转录最为活跃的区域,包括纤维中心（ｆｉｂｒｉｌａｒｃｅｎｔｅｒ,ＦＣ）、致密纤维组分（ｄｅｎｓｅｆｉｂｒｉｌｌａｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ,ＤＦＣ）、颗粒组分（ｇｒａｎｕｌａｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ,Ｇ...     

核仁的蛋白质组学

核仁是胞核内高度紧密的结构,参与转录、剪接、核糖体合成等重要生命过程,并与细胞分裂、衰老有关。1963年虽已从哺乳动物肝脏提纯核仁,并鉴定了所含的一些蛋白质,但还有不少核仁蛋白质迄今尚未阐明。2002年英国、丹麦的两实验室首次完成了核仁的蛋白质组学分析。本文就近年报道有关核仁蛋白质组的分离和检测、检出的271种核仁蛋白质的分类,蛋白质在胞核内迁移以及核仁蛋白质组学检测技术的问题和发展前景等方面作一简介。     

核仁的结构和功能

细胞核中的核仁是一个重要的细胞结构,在细胞分裂周期中发生周期性的形态变化;在细胞分裂的早期核仁开始消失,中期和后期完全消失,分裂末期在一定的染色体上的特殊部位——核仁组织者(rRNA基因存在的地方)再次形成核仁结构,并逐渐增大,融合成一个或几个核仁,在间期细胞中核仁持续存在,核仁这种形态上的变化,称为核仁周期。核仁的结构和功能与细胞的代谢活动、增殖和分化相关,不同细胞的核仁类型、数目和大小都各不相同。核仁的类型不同的细胞的核仁形态很不相同,根据核仁成份和分布的不同可把核仁分为三种类型。 1.环状的核仁(ring-shaped) 核仁的最内层有一个大的纤维中心,由一束最致密的纤维成份相围绕,最外层仅有少量     

蚕豆根端细胞核中微核仁的研究

以蚕豆(Vicia faba)根端分生组织细胞为材料研究了微核仁的超微结构和细胞化学特点。结果表明;微核仁是直径0.3—0.5μm 的卵圆形或球形结构。常规染色时,微核仁与集缩染色质的电子密度相仿,但两者之间在结构上没有任何联系。细胞化学研究指出,微核仁含有 RNA 和蛋白质,其结构成分主要是与核仁颗粒组分十分相似的 RNP 颗粒。报道了植物细胞核中微核仁发生于核仁的过程并对微核仁的本质和功能进行了讨论。     

核仁小RNA 在肿瘤发生中的作用

核仁小RNA（small nucleolar RNA,snoRNA）是一类真核细胞核仁中的60～300个核苷酸长度的非编码RNA,主要参与rRNA和其它小RNA转录后的成熟加工过程. 它们与肿瘤的关系曾一度被人们所忽视,然而,近年来有关snoRNA新功能的研究证明,它们与肿瘤的发生、发展密切相关. snoRNA以多种方式参与肿瘤的发生：一些snoRNA（如：U50、SNORD12、SNORD12b、SNORD12c、SNORD44和h5sn2等）具有抑癌活性,而另一些snoRNA（如：SNORD33、SNORD66、SNORD76、SNORD112、SNORD113、SNORD114、SNORA42、U70C和ACA59B等）具有促癌活性. 另外,编码snoRNA基因的异常也被发现与肿瘤的发生有关. 因此,开展snoRNA与肿瘤关系的研究将有可能为肿瘤诊治提供新线索.     

核仁抗原的研究进展

核仁内含有大量的蛋白质成份,在rRNA 合成,RNP成熟、组装、运输的过程中起重要作用。本文论述了近年来对核仁抗原研究的概况,特别对与细胞增殖相关的多种抗原和银染蛋白进行了详尽的介绍。     

核仁应激损伤与热休克蛋白研究

核仁作为细胞核糖体生物合成的场所,在细胞的增殖、分化,以及衰老等生命活动中发挥重要作用。多种应激原可导致核仁结构及功能损伤。应激状态下,多种热休克蛋白向核仁移位以保护核仁损伤。深入探讨应激状态下核仁损伤及热休克蛋白保护核仁损伤的分子机制,是细脆生物学研究的重要内容。     

蚕豆核仁残体的电镜研究

本文报道了有丝分裂过程中蚕豆(Vicia faba)根端分生组织细胞内一种由核仁物质组成的特殊结构,我们将其称作核仁残体。经常规染色后,可在前期末正在分散的核仁物质中看到由直径15—20nm 的颗粒和纤维组成的核仁残体;前中期时,核仁残体附着在染色体上,其电子密度低于染色体。Bernhard 染色结果表明,核仁残体的主要成分是核糖核蛋白(RNP)颗粒和纤维,一些核仁残体中存在着与染色质染色反应相似的被漂白区。有的核仁残体附着在中、后期染色体上,有的游离存在于细胞质中。本文讨论了核仁残体的成分及其本质等问题。     

核仁骨架(核仁基质)的结构与成分——肌动蛋白与fibrillarin是核仁骨架的主要成分

将分离纯化的HeLa细胞核仁经非离子去垢剂、核酸酶、低盐及高盐选择性抽提结合DGD包埋去包埋技术 ,在电镜下显示了HeLa细胞的核仁骨架呈精细网络结构 .BHK -2 1细胞及小鼠肝细胞的核仁骨架与HeLa细胞的核仁骨架结构相类似 .对HeLa细胞的核仁骨架的蛋白成分进行了分析 .结果表明核仁骨架蛋白组成与核基质及染色体骨架有明显差异 .HeLa细胞核仁骨架的蛋白成分主要包括分子量为48,43,36及 33ku左右的 6～ 7种多肽 .证明分子量为 43ku的肌动蛋白与 36ku的fibrillarin是构成核仁骨架的两种主要蛋白成分     

Prorocentrum属涡鞭毛虫核仁的观察

迄今未能在光学显微镜下观察到Prerocentrum属的涡鞭毛虫有核仁。本文作者用伊红的酒精溶液和用甲基缘—派若宁法染色,也未能在Prerocentrum micans和Proro-centrum cassubica的细胞核中显示出核仁来。但是在用专门为显示单细胞生物的核仁组织者区（NOR）而改进了的Ag—1法进行染色时,这两种涡鞭毛虫的核仁都会被染作鲜明的深褐色或深黑色,而身体的所有其他部份,包括染色体,全都不着色。染色适当时可以看出,实际上只是核仁的中央部分被染上色。在电镜下可见,此时所有的银粒全部是集中在核仁的纤维区中。染色的结果表明,Prorocentrum cassbica只有一个扁园形的小核仁,后者是贴附在核膜上,其NOR通常是作O形或C形。与P.cassubica不同,P.micans的核仁的数量变化很大,可以有一个至七个;其核仁的大小与形状同样也变化很大;其NOR的形状也复杂多变。发现P.micans的核仁数量与个体的生活状况有一定的关联:向老的培养液中加入等量的新的培养液一天以后,具有三个核仁的个体是最多的（占三分之一）,具有4—6个核仁的个体占28.5％,只有一个核仁的个体只占8.6％;加入新培养液三天后,具两个核仁的个体变成是最多的（占38.8％）,具4—6个核仁的个体降为占18.4％;加入新培养液一个月以后,只有一个核仁的个体是最多的（占3