中大新聞網訊（通訊員萬剛）2025年3月13日，中山大學生命科學學院萬剛教授團隊，在Nature Structural & Molecular Biology雜志發表題為“A nuclear pore-anchored condensate enables germ granule organization and transgenerational epigenetic inheritance”的研究成果。
該研究在秀麗隱桿線蟲中發現，保守的DEAD-box RNA解旋酶DDX-19在核孔纖維與已知生殖顆粒亞區室（P、Z、M、S）之間，形成一個獨立的具有液相凝聚物特性的新區室，稱之為D區室。D區室依賴于保守的核孔纖維蛋白NPP-14和GLEL-1錨定在外核膜。DDX-19、NPP-14或GLEL-1的缺失會導致功能缺陷：包括其他四個生殖顆粒區室的結構重排、生殖細胞永生性的喪失以及基于小RNA的TEI的失調。
在前期研究中，作者為鑒定影響RNAi遺傳的關鍵調控因子，進行了正向遺傳篩選工作，鑒定到維持RNAi遺傳的關鍵蛋白ZNFX-1和WAGO-4 [2]。由于生殖顆粒的組分參與RNAi遺傳的記憶和傳遞，因此作者將生殖顆粒中的組分與前述正向遺傳篩選所得的RNAi遺傳的突變體進行交集，并進一步驗證發現了進化上保守的參與mRNA轉運的DEAD-box RNA解旋酶DDX-19參與RNAi遺傳。通過定位和遺傳分析表明，DDX-19位于核孔和生殖顆粒其他亞區室之間，形成一個獨立的亞區室，作者將這個亞區間命名為D區室（D compartment）。
據報道，DDX-19在酵母/人類中的同源蛋白為Dbp5/DDX19，在細胞核核周通過核孔蛋白Nup159/NUP214和GLE1的幫助，促進mRNA由細胞核向細胞質的轉運[6, 7]。通過序列同源性和結構同源性比對，作者發現秀麗線蟲NPP-14和GLEL-1（GLE1 Like）分別為Nup159/NUP214和GLE1的同源物。定位分析表明NPP-14和GLEL-1均為核孔纖維蛋白，NPP-14錨定GLEL-1，GLEL-1進一步錨定DDX-19。且NPP-14、GLEL-1和DDX-19均調控RNAi遺傳和生殖細胞的永生化。然而通過RNA FISH，作者并未發現DDX-19、NPP-14或GLEL-1缺失影響秀麗線蟲mRNA的核質轉運，提示它們的表型與傳統的mRNA轉運功能無關。
有趣的是，缺失DDX-19、NPP-14或者GLEL-1導致生殖顆粒其他亞區室從均勻分布的狀態變成部分聚集和融合的狀態，因此D compartment的功能之一是促進多相凝聚體結構的形成。缺失NPP-14或者GLEL-1導致DDX-19與P granules和Z granules的融合，提示D compartment是由于NPP-14和GLEL-1與P granules的蛋白質組分競爭性地與DDX-19互作形成的，進一步證明了多相凝聚體結構的形成是由于競爭性的蛋白質相互作用導致的。此外，缺失DDX-19、NPP-14或者GLEL-1導致參與RNAi遺傳記憶的poly(UG) RNA從Mutator foci更多的分布到Z granules中，這也可能影響內源性的小RNA和TEI。Small RNA-seq進一步證明DDX-19、NPP-14和GLEL-1調控一部分內源性的小RNA并揭示了這些小RNA的特征。這些結果表明核孔纖維上錨定的D compartment可以穩定多相生殖顆粒結構的蛋白質互作網絡和蛋白質-RNA互作網絡，促進多相凝聚體結構的形成和維持小RNA調控網絡，并最終影響生殖細胞的正常發育和永生性。
核孔錨定的D區室維持生殖顆粒多相凝聚體結構的模式圖
萬剛教授為本論文唯一通訊作者，萬剛教授團隊博士研究生路普和鄧博遠為共同第一作者。除萬剛教授團隊成員外，本研究還得到哈佛大學醫學院Scott Kennedy教授和生命科學學院駱觀正教授的幫助。
