凝聚物维持生殖颗粒多相凝聚体结构研究获进展
近日，中山大学生命科学学院教授万刚团队同合作者，研究揭示了一个核孔锚定的凝聚物维持生殖颗粒多相凝聚体结构。相关成果发表于《自然结构与分子生物学》（Nature Structural Molecular Biology）。
核孔锚定的D区室维持生殖颗粒多相凝聚体结构的模式图。研究团队供图 ?
该研究在秀丽隐杆线虫中发现，保守的DEAD-box RNA解旋酶DDX-19在核孔纤维与已知生殖颗粒亚区室之间，形成一个独立的具有液相凝聚物特性的新区室，称之为D区室。D区室依赖于保守的核孔纤维蛋白NPP-14和GLEL-1锚定在外核膜。DDX-19、NPP-14或GLEL-1的缺失会导致功能缺陷：包括其他四个生殖颗粒区室的结构重排、生殖细胞永生性的丧失以及基于小RNA的TEI的失调。
在前期研究中，研究人员为鉴定影响RNAi遗传的关键调控因子，进行了正向遗传筛选工作，鉴定到维持RNAi遗传的关键蛋白ZNFX-1和WAGO-4。由于生殖颗粒的组分参与RNAi遗传的记忆和传递，因此他们将生殖颗粒中的组分与前述正向遗传筛选所得的RNAi遗传的突变体进行交集，并进一步验证发现了进化上保守的参与mRNA转运的DEAD-box RNA解旋酶DDX-19参与RNAi遗传。通过定位和遗传分析表明，DDX-19位于核孔和生殖颗粒其他亚区室之间，形成一个独立的亚区室，他们将这个亚区间命名为D区室。
据介绍，DDX-19在酵母/人类中的同源蛋白为Dbp5/DDX19，在细胞核核周通过核孔蛋白Nup159/NUP214和GLE1的帮助，促进mRNA由细胞核向细胞质的转运[6, 7]。通过序列同源性和结构同源性比对，研究人员发现秀丽线虫NPP-14和GLEL-1分别为Nup159/NUP214和GLE1的同源物。
定位分析表明，NPP-14和GLEL-1均为核孔纤维蛋白，NPP-14锚定GLEL-1，GLEL-1进一步锚定DDX-19。且NPP-14、GLEL-1和DDX-19均调控RNAi遗传和生殖细胞的永生化。然而通过RNA FISH，研究人员并未发现DDX-19、NPP-14或GLEL-1缺失影响秀丽线虫mRNA的核质转运，提示它们的表型与传统的mRNA转运功能无关。
有趣的是，缺失DDX-19、NPP-14或者GLEL-1导致生殖颗粒其他亚区室从均匀分布的状态变成部分聚集和融合的状态，因此D compartment的功能之一是促进多相凝聚体结构的形成。缺失NPP-14或者GLEL-1导致DDX-19与P granules和Z granules的融合，提示D compartment是由于NPP-14和GLEL-1与P granules的蛋白质组分竞争性地与DDX-19互作形成的，进一步证明了多相凝聚体结构的形成是由于竞争性的蛋白质相互作用导致的。
此外，缺失DDX-19、NPP-14或者GLEL-1导致参与RNAi遗传记忆的poly(UG) RNA从Mutator foci更多的分布到Z granules中，这也可能影响内源性的小RNA和TEI。Small RNA-seq进一步证明DDX-19、NPP-14和GLEL-1调控一部分内源性的小RNA并揭示了这些小RNA的特征。
上述结果表明，核孔纤维上锚定的D compartment可以稳定多相生殖颗粒结构的蛋白质互作网络和蛋白质-RNA互作网络，促进多相凝聚体结构的形成和维持小RNA调控网络，并最终影响生殖细胞的正常发育和永生性。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41594-025-01515-7
