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北京时间2024年11月20日，雷凯课题组在《EMBO J》上发表题为“Fibrillarin homologs regulate translation in divergent cell lineages during planarian homeostasis and regeneration”的研究成果。
研究发现，在涡虫Schmidtea mediterranea中的核仁纤维蛋白fibrillarin（fbl）出现基因重复现象。通过RNAi实验，发现两个fbl同源基因的缺少均导致涡虫无法正常再生。结合fbl的生物学功能，研究证明了两个fbl同源基因均能够调控rRNA的2'-O-甲基化修饰和pre-rRNA的加工。
最后，研究通过转录组与翻译组的联合分析，揭示了fbl调控涡虫干细胞和表皮细胞中特定mRNA的翻译效率，从而影响干细胞增殖和表皮细胞发育。该研究不仅阐明了fbl基因重复与涡虫再生的关系，还突显了细胞特异性rRNA修饰和核糖体翻译调控对组织稳态和再生的重要性。
文章链接：
https://doi.org/10.1038/s44318-024-00315-x
文章截图：
翻译调控对多细胞生物发育过程中所需的错综复杂的基因表达调控起着重要作用。它为控制蛋白质的空间分布提供了可能性，而这是仅靠转录控制无法实现的。大量研究表明，在干细胞和细胞命运决定过程中，核糖体生物发生和蛋白质合成的增强在不同物种中发挥着不可或缺的作用[1-4]。然而，在成体组织稳态和再生过程中，通过rRNA修饰进行翻译调控对干细胞增殖和分化的影响有待进一步阐明。
Fibrillarin（FBL）是rRNA的2'-O-甲基转移酶，其主要功能是对rRNA进行修饰和加工。fbl基因是胚胎干细胞（ESC）的一个重要调节因子，通过p53信号通路维持多能性并影响细胞活力和分化。fbl基因的抑制或突变会阻止小鼠早期胚胎发育、细胞周期和破坏斑马鱼的神经分化。然而，在成体组织稳态和再生过程中，fbl基因的功能仍不清楚。
图1 涡虫细胞发育与翻译调控
涡虫Schmidtea mediterranea具有强大的再生能力。无论是在组织稳态，还是损伤再生过程中，涡虫干细胞均具有自我更新和分化成多种不同类型细胞的能力[5]。然而，翻译调控在涡虫再生过程中的作用尚不清楚。研究以涡虫作为模式生物，利用RNA干扰技术抑制fbl基因表达，探究rRNA修饰和加工、核糖体生物发生，以及蛋白质合成在涡虫再生过程中对干细胞和表皮细胞发育的作用，揭示涡虫再生与翻译调控的重要联系（图1）。