真核细胞包含多种细胞器，在基本生物学过程中发挥着重要功能。除了传统的膜包被的细胞器，如叶绿体，线粒体等，细胞还进化出多种没有膜包被的细胞器，称为无膜细胞器。核斑（nuclear speckle，NS）是定位于细胞核内染色质间一种高度动态的无膜细胞器，当中富含大量的剪接和加工因子，主要的功能就是对前体RNA进行选择性地剪接和加工。SRRM2和SON是NS内两个非常关键的支架蛋白。已有研究证明，单独敲低其中任意一个都不足以完全破坏NS的组装，说明了SRRM2和SON都位于NS蛋白网络的中心节点。虽然看起来NS与其他无膜细胞器一样都是相分离引发形成的，但NS形成的生物物理和生化机制尚不清楚。此外，支架蛋白SRRM2和SON在NS中的空间关系，以及它们在NS组装和mRNA选择性剪接中的确切功能仍未可知。
2024年2月20日，王波教授团队在Cell Reports上发表了题为“SRRM2 Phase Separation Drives Assembly of Nuclear Speckle Subcompartments”的研究成果。该研究表明SRRM2和SON会分别募集核斑中不同的客户蛋白，通过调控不同的分子网络形成互不相融的多相结构，发挥着不同的剪接功能。本文揭示了SRRM2和SON在调控核斑组装过程中的功能关系，以及它们在RNA加工中赋予细胞不同的剪接功能，同时阐明了含有异常复杂无序结构的SRRM2在核斑中形成多相结构的分子机制。
本研究详细阐述了核斑组装过程中的生化和生物物理机制。经过上述研究结果，作者提出了一个4步组装的简易模型。首先SRRM2通过RS结构域的同型相互作用起始SRRM2的成核；第二，NCK结构域通过与mRNA非选择性地结合促进了SRRM2的融合；第三，NS中的客户蛋白会选择性富集在SRRM2的致密相；最后SRRM2凝聚物与SON形成互不相融的多相结构，并进一步形成完全成熟和具有功能的NS。值得注意的是，SRRM2总体带大量的净正电荷，而SON携带着显著的负电荷，带相反电荷的支架蛋白如何形成具有不同分子热力学的不融致密相，并实现客户分子选择性富集仍然需要进一步的探究。综上所述，作者的研究对控制NS凝聚的分子语法提供了新的见解，并为未来相关的研究提供了创新的工具。
王波教授为该论文的通讯作者，在读博士生张孟俊，在读硕士生谷壮，在读博士生郭双辉为论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目等的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.113827
（图/文 王波课题组）