Nature子刊：纤毛如何形成

研究揭示了纤毛病Hydrolethalus综合症致病基因HYLS-1通过调控纤毛基部过渡区及过渡纤维结构的形成而调节纤毛形成。

　　

　　8月18日，《自然-通讯》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所卫青研究组与美国梅奥诊所及奥地利维也纳大学等研究组合作完成的题为The hydrolethalus syndrome protein HYLS-1 regulates formation of the ciliary gate的研究论文，该研究揭示纤毛病Hydrolethalus综合症致病基因HYLS-1通过调控纤毛基部过渡区及过渡纤维结构的形成而调节纤毛形成。

　　纤毛是由基体（来源于中心粒）顶端延伸而出的，突出于细胞表面的基于微管的毛发状细胞器，具有运动和/或信号传导功能，调控动物的生殖、发育与感知。纤毛的形成依赖于一种纤毛特有的被称为纤毛内转运(Intraflagellar Transport, IFT)的运输系统。IFT复合体沿着纤毛的轴丝双向运动，运输纤毛形成和维持所需要的物质。纤毛结构或功能缺陷可导致多种人类遗传疾病，目前将这些疾病统称为纤毛病。Hydrolethalus 综合症是一种围生期致死性胎儿畸形纤毛病，症状包括颅面畸形、肢体畸形、中枢神经系统等多种器官发育异常，由HYLS-1 (Hydrolethalus Syndrome 1)基因突变所致。已报道HYLS1是一个中心粒蛋白，特异性的调控纤毛发生，但具体调控机制仍不清楚。

　　由于纤毛结构或功能缺陷会导致脊椎动物胚胎发育致死，给以脊椎动物为模式探讨纤毛发生机制的研究带来了一定的困难，使得利用低等无脊椎模式生物来研究纤毛发生成为必要。卫青研究组通过与美国梅奥诊所及奥地利维也纳大学等研究组合作，以秀丽隐杆线虫为模式，研究发现HYLS-1缺失引起线虫纤毛基部过渡纤维结构缺失、过渡区形成异常。过渡纤维和过渡区Y-linker 结构在纤毛基部与质膜相连，将纤毛与细胞质分隔开来，共同构成纤毛的闸门(Ciliary Gate)，负责筛选和调控纤毛内各种分子的出入。进一步的研究发现，hyls-1突变体中，IFT复合体进入纤毛受阻，非纤毛蛋白可进入纤毛，表明纤毛闸门功能异常。该研究对深入理解HYLS1的生物学功能、纤毛发生机制、Hydrolethalus综合症致病机理等具有重要意义。

原文摘要：

The hydrolethalus syndrome protein HYLS-1 regulates formation of the ciliary gate
Transition fibres (TFs), together with the transition zone (TZ), are basal ciliary structures thought to be crucial for cilium biogenesis and function by acting as a ciliary gate to regulate selective protein entry and exit. Here we demonstrate that the centriolar and basal body protein HYLS-1, the C. elegans orthologue of hydrolethalus syndrome protein 1, is required for TF formation, TZ organization and ciliary gating. Loss of HYLS-1 compromises the docking and entry of intraflagellar transport (IFT) particles, ciliary gating for both membrane and soluble proteins, and axoneme assembly. Additional depletion of the TF component DYF-19 in hyls-1 mutants further exacerbates TZ anomalies and completely abrogates ciliogenesis. Our data support an important role for HYLS-1 and TFs in establishment of the ciliary gate and underline the importance of selective protein entry for cilia assembly.