清華新聞網(wǎng)9月1日電 纖毛是在真核細(xì)胞表面廣泛分布的一種細(xì)胞器，它賦予細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和感知外界信號(hào)的能力。其中央是基于9組微管環(huán)形排列組裝的骨架結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為軸絲，為纖毛從細(xì)胞膜伸出提供支撐。在不同物種的感覺(jué)纖毛中，軸絲縱向分為雙聯(lián)體微管組裝的中間段（middle segment）和單聯(lián)體微管組裝的遠(yuǎn)端段（distal segment），后者是從中間段微管雙聯(lián)體的A管延伸而來(lái)的（圖1A）。遠(yuǎn)端段結(jié)構(gòu)的形成同時(shí)需要阻止B管的延伸，目前關(guān)于A(yíng)管延伸的研究已有不少進(jìn)展，但對(duì)于阻止B管延伸的機(jī)制還了解較少，此外，對(duì)纖毛軸絲遠(yuǎn)端段為何只摻入單聯(lián)體微管以及其功能意義也尚不清楚。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院歐光朔實(shí)驗(yàn)室近日在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》（Proceedings of the National Academy of Sciences）雜志上發(fā)表了題為“調(diào)節(jié)內(nèi)連結(jié)蛋白促成纖毛軸絲分化”（Modulation of inner junction proteins contributes to axoneme differentiation）的文章，報(bào)道了纖毛軸絲分化的機(jī)理與功能。
該研究利用模式生物秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)研究軸絲分化，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)蟲(chóng)的雙聯(lián)體微管內(nèi)連結(jié)蛋白CFAP-20僅局限在中間段的雙聯(lián)體微管上，如果缺失會(huì)導(dǎo)致A管和B管無(wú)法連接；另一種內(nèi)連結(jié)蛋白PCRG-1則在于大多數(shù)感覺(jué)纖毛中并不存在，其缺失也不會(huì)破壞纖毛結(jié)構(gòu)。但如將PCRG-1異位引入纖毛，會(huì)在遠(yuǎn)端段異常生成雙聯(lián)體微管（圖1B），并阻礙纖毛內(nèi)運(yùn)輸過(guò)程和影響動(dòng)物感覺(jué)機(jī)能。這項(xiàng)研究表明內(nèi)連結(jié)蛋白的缺失會(huì)阻止B管的延伸，并促進(jìn)纖毛遠(yuǎn)端段與單聯(lián)體微管的結(jié)構(gòu)特化，從而為纖毛的形成、分化和功能增加了一個(gè)以前未曾認(rèn)識(shí)到的調(diào)控層級(jí)。
（A）線(xiàn)蟲(chóng)感覺(jué)神經(jīng)纖毛結(jié)構(gòu)示意；（B）異位表達(dá)內(nèi)連結(jié)蛋白PCRG-1導(dǎo)致遠(yuǎn)端段異常生成雙聯(lián)體微管
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院歐光朔教授課題組2019級(jí)博士研究生陳哲和博士后李明博士為論文的共同第一作者，歐光朔教授為論文的通訊作者。
該研究得到清華大學(xué)冷凍電鏡平臺(tái)雷建林研究員、李曉敏高級(jí)工程師、李英博士的技術(shù)支持，以及清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委等相關(guān)機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)資助。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2303955120
供稿：生命學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：金婭辰
編輯：李華山
審核：郭玲
