PNAS：细胞纤毛生长的关键蛋白

　　

生物通报道：细胞表面存在微小而关键的毛发状结构，这一结构被称为纤毛（cilia）。日前，宾州大学和加州大学的研究团队鉴定了纤毛生长所需的关键蛋白，文章于一月二十七日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。这一发现对人类健康有重要的启示，因为缺乏纤毛会导致严重的疾病，例如多囊肾病、失明和神经学疾病。

“如果我们想要更好地理解和治疗与纤毛发育有关的疾病，我们就需要鉴定纤毛生长的重要调控子，并在此基础上理解这些调控子的作用机制，”宾州大学的生物学副教授刘爱民（音译Aimin Liu）说。“我们的工作为人们提供了纤毛形成最初阶段的重要信息。”

几乎所有哺乳动物细胞的表面都存在纤毛，这一结构负责发送、接收和处理机体中的信息。“你可以把纤毛看作是细胞的天线，”Liu说。“没有纤毛，细胞就无法感知外部情况，也无法进行相互交流。”此外，纤毛还具有重要的过滤和清洁功能。举例来说，气管中的纤毛可以通过诱捕细菌，阻止它们进入肺部。

研究人员发现C2cd3蛋白对纤毛的形成很重要，因为缺乏这一蛋白的小鼠表现出与纤毛缺乏有关的严重发育问题。“我们发现在去除这一蛋白时，动物细胞无法长出纤毛，”Liu说。“现在我们解析了这其中的原因。”

纤毛生长源自中心粒（centriole），这一结构附着在细胞的内表面，是纤毛的锚定点。在细胞长出纤毛前，需要在中心粒的一短装配一组附件。这些附件能够将中心粒与细胞表面连接起来，允许纤毛长出。然而四十年来，这些附件的装配机制一直是个谜。

Liu和同事发现，如果缺乏C2cd3蛋白，这些附件就不能装配在中心粒的一端。结果使中心粒无法与细胞膜相连，也就无法招募其他蛋白来支持纤毛的进一步生长。“我们发现的蛋白，是纤毛生长最初阶段所必需的，”Liu解释道。“没有这些附件，纤毛生长就无法开始。”

研究人员希望他们的发现可以使人们进一步理解纤毛的发育过程，并最终帮助人们治疗各种与纤毛有关的健康问题。“许多疾病都与纤毛有关，这些疾病被统称为Ciliopathy，”Liu说。纤毛缺陷不但会引起肾脏和肝脏的多囊性疾病，还可能导致失明或者失聪。这是因为在视网膜中，纤毛是处理光学信息的受体，而在耳内，神经元需要纤毛才能将声音转换为神经信号。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

C2cd3 is critical for centriolar distal appendage assembly and ciliary vesicle docking in mammals

The primary cilium plays critical roles in vertebrate development and physiology, but the mechanisms underlying its biogenesis remain poorly understood. We investigated the molecular function of C2 calcium-dependent domain containing 3 (C2cd3), an essential regulator of primary cilium biogenesis. We show that C2cd3 is localized to the centriolar satellites in a microtubule- and Pcm1-dependent manner; however, C2cd3 is dispensable for centriolar satellite integrity. C2cd3 is also localized to the distal ends of both mother and daughter centrioles and is required for the recruitment of five centriolar distal appendage proteins: Sclt1, Ccdc41, Cep89, Fbf1, and Cep164. Furthermore, loss of C2cd3 results in failure in the recruitment of Ttbk2 to the ciliary basal body as well as the removal of Cp110 from the ciliary basal body, two critical steps in initiating ciliogenesis. C2cd3 is also required for recruiting the intraflagellar transport proteins Ift88 and Ift52 to the mother centriole. Consistent with a role in distal appendage assembly, C2cd3 is essential for ciliary vesicle docking to the mother centriole. Our results suggest that C2cd3 regulates cilium biogenesis by promoting the assembly of centriolar distal appendages critical for docking ciliary vesicles and recruiting other essential ciliogenic proteins.