科学家在透明蠕虫中发现了一个意想不到的基因

在NatureCommunications上发表的新研究中，EmilySpaulding博士和达斯汀厄普代克博士揭示了一种众所周知的人类蛋白质核仁素在微小、透明的蛔虫秀丽隐杆线虫中的同源物。

核仁素与人类神经退行性疾病和癌症有关。但这一新发现挑战了最近关于核内结构可能在此类疾病中发挥的作用的理论，并为研究核仁素的功能及其如何导致疾病提供了一个强大的新工具。

“核仁素是一种在许多动物、植物和真菌中保守的多功能蛋白质，但以前认为在线虫中不存在，”沙漠岛山生物实验室厄普代克实验室的博士后研究员Spaulding说。“它还与家族性ALS和阿尔茨海默病有关，整体核仁功能障碍与神经退行性变有关。”

他们对核仁素同源物(命名为NUCL-1)的鉴定确立了秀丽隐杆线虫作为核仁素神经元功能和相关神经变性遗传学的新发现平台。

核仁蛋白主要存在于核仁中，核仁是细胞核内组装核糖体的工厂。与细胞内的许多其他膜结合细胞器不同，核仁的行为就像一个大液滴，也称为冷凝物。

通过液-液相分离形成冷凝物。有些人想象在熔岩灯内形成不同密度的斑点，但究竟如何在活细胞中实现这一点尚不清楚。Spaulding和Updike的工作表明，在秀丽隐杆线虫的核仁中进行相分离需要NUCL-1。

令人惊讶的是，破坏种系中的相分离对健康或生育能力没有影响

由于蛔虫特别适合体内显微镜检查，可以近距离观察活体动物体内的内源性蛋白质，因此这些发现可能会改变科学家对核仁等凝聚物表征的看法。

“秀丽隐杆线虫的透明度使我们能够进行超分辨率成像，这使我们能够看到活体动物的核仁亚结构，”斯波尔丁说。“我在其他地方从未见过这样的图像。”

斯波尔丁将核仁比作TootsiePop。“它从内到外都有层次，”她说。“一些蛋白质定位于最内层，一些蛋白质定位于最外层。这些层中的每一个都被认为代表了核糖体生物发生的一个步骤。”

凝析油亚结构的生物学意义仍有待商榷;最近的论点认为，核仁的精确、分层的空间组织对于核糖体的产生至关重要。但是MDIBL科学家观察到，虽然去除转基因秀丽隐杆线虫中NUCL-1的一个关键蛋白结构域会破坏生殖细胞内的核仁结构，但突变线虫仍然正常发育并产生正常的后代。

“我们注意到，当我们拿走这个域时，核仁失去了它美丽的亚结构，但蠕虫完全没问题，”她说。“这是一个惊喜，它暗示也许这种精确的分层组织并不像我们认为的核仁功能那么重要。这对于理解ALS或阿尔茨海默病可能很重要，因为广泛的相分离被认为会导致疾病。”

“这将是真正影响相分离领域的东西，因为得出的许多结论可能是不正确的，”厄普代克说。“结果应该引起广泛关注，并将在相分离、核仁结构和功能以及与核仁素相关的人类疾病领域引发新的研究途径。”