7月26日，基础医学院张冬雷教授课题组在Cell Reports杂志上发表了题为“Condensate cooperativity underlies transgenerational gene silencing”的研究论文。该论文研究描述了秀丽隐杆线虫的生殖细胞内P小体（processing body，Pbody）与生殖颗粒（germgranule）间相互作用发挥的生物学功能，证明两者间的相互作用对于生殖颗粒内的小RNA通路蛋白因子组装成不同的亚颗粒是至关重要的，以及对维持小RNA介导的跨代基因沉默信号起到关键作用。

近年来，由液-液相分离形成的无膜细胞器被发现广泛存在于各种细胞中，并且相分离无膜细胞器内部并不是同质的，而是进一步形成不同的亚区室（sub-compartment）。关于无膜细胞器的形成，尤其是形成不同区室的机制以及作用，是该领域困扰大家多年的问题。人们对无膜细胞器组装的研究从2005年认识到Cajal bodies是半流动球体开始，直至2009年Brangwynne在秀丽隐杆线虫的胚胎中发现P颗粒是RNA和蛋白质结合而成的动态复合物，并详细描述了P颗粒的物理性质有类似液相属性且通过液-液相分离过程形成，至此正式开启了对无膜细胞器广泛而深入的研究。无膜细胞器在微观角度是生物大分子的凝聚物，已有多项研究表明无膜细胞器间存在广泛的相互作用，如Cajal bodies与B-核内小核糖核蛋白体、Cajal bodies与核仁、P body与stress颗粒间均存在相互作用。这些相互作用如何影响无膜细胞器的功能还有待研究人员进一步探索。有研究报道在秀丽隐杆线虫和哺乳动物中均发现两种液-液相分离无膜细胞器生殖颗粒和P body存在相互作用。生殖颗粒富含小RNA基因沉默通路因子，与生殖细胞发育相关；P body含有抑制mRNAs翻译抑制因子，是mRNA降解的重要场所。杜珍珍等人的研究揭示了生殖颗粒和P body的相互作用如何调控了生殖颗粒的组装以及小RNA相关的基因降解通路，尤其重要的是，该项研究发现无膜细胞器之间存在的相互作用是跨代基因沉默现象的生物学基础。

在本研究中，杜珍珍等通过CRISPR/Cas9技术对P body内高度保守的RNA解旋酶CGH-1/DDX6进行荧光标记，在高分辨激光显微镜下观察到蛋白CGH-1在秀丽隐杆线虫生殖细胞中富集到核孔复合物周围，且特定的位于生殖颗粒的细胞质一侧。杜珍珍等利用化学交联结合质谱技术确定P body蛋白与生殖颗粒蛋白间存在相互作用，且这两种无膜细胞器间的相互作用能够促进生殖颗粒蛋白的动态变化，以及促进关键生殖颗粒蛋白正确组装到细胞核周围并进一步促进生殖颗粒形成不同的亚区室。重要的是，P body调控了RNAi基因沉默的跨代遗传，结合小RNA测序分析结果显示RNAi基因沉默的跨代遗传缺陷与cgh-1突变后Argonaute蛋白WAGO-4结合的siRNA异常扩增有关。因此，P body蛋白组分与生殖颗粒蛋白之间的相互作用对调节生殖颗粒组装和参与小RNA基因沉默通路起到关键作用。

论文第一完成单位为华中科技大学基础医学院。基础医学院张冬雷教授、张颖副教授、美国芝加哥大学李亨奇教授为论文的共同通讯作者。2018级博士生杜珍珍、2019级博士生史昆为论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金和华中科技大学学术前沿青年团队的经费支持。