陜西
纖毛是突出于細胞表面的細胞器，主要由纖毛膜及其包裹的9+2或9+0 細胞微管所構成 （圖1）。纖毛不僅具有運動功能，而且作為 “細胞天線”感知外界信號，進而調控個體發育和生理穩態。纖毛的缺陷可導致多種疾病，如男性不育，內臟翻轉，腎囊腫，多指癥等。纖毛中的細胞微管又稱軸絲微管(axonemal microtubules)，是纖毛的主要結構。在纖毛發生過程中，中心粒轉化為纖毛基體并錨定在細胞膜，隨后組裝纖毛過渡區，軸絲微管延伸并被纖毛膜包裹，最終形成纖毛。軸絲微管組裝所需要的微管蛋白來自于“鞭毛內運輸”介導的運輸和微管蛋白擴散，但是，軸絲微管的組裝是否需要調控以及如何調控扔是未解之謎。
圖1.纖毛的結構
清華大學生命學院潘俊敏研究組近日在美國科學院院刊PNAS雜志在線發表題為Chlamydomonasprotein kinase MAK phosphorylates FAP256/CEP104 and regulates axonemal microtubule assembly的研究論文，揭示了蛋白質激酶MAK磷酸化微管正端示蹤蛋白CEP104/FAP256,進而調控軸絲微管的組裝。
MAK屬于RCK蛋白激酶家族，在哺乳動物中存在3個成員: ICK, MAK 和MOK；在斑馬魚中僅有一個成員MAK。有趣的是，小鼠中敲除MAK導致視覺纖毛過度延長，而雙敲除MAK和ICK,視覺纖毛無法形成；相比之下，在斑馬魚中敲除MAK則導致視覺纖毛不能組裝。因此，MAK和ICK如何調控纖毛的機制不詳。RCK家族在衣藻中具有MAK和MOK兩個成員。研究團隊發現，敲除MAK，衣藻纖毛不能發生。利用微管穩定的藥物紫杉醇處理mak突變體細胞，纖毛組裝得到部分恢復，說明MAK調控微管的組裝和穩定性。通過鄰位標記，團隊發現CEP104/FAP256是MAK的潛在底物。體內和體外實驗證明MAK直接磷酸化CEP104/FAP256。CEP104/FAP256在纖毛頂端富集，未被磷酸化的CEP104/FAP256不能在纖毛頂端富集，纖毛再生具有缺陷。但是CEP104/FAP256的突變體在穩態時仍然具有正常的纖毛，說明MAK還有其它未知的底物?？傊?，該研究首次闡明了軸絲微管的組裝調控機制。
圖2.MAK磷酸化CEP104/FAP256調控纖毛的組裝
本項工作的第一作者為張怡博士，通訊作者為潘俊敏教授，楊新佳博士也做出了非常重要的貢獻。本研究得到了國家基金委、清華-北大生命科學聯合中心，疑難重癥及罕見病全國重點實驗室以及青島海洋國家實驗室的資助。
論文鏈接：
www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2503094122
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