中科院Nature子刊文章解析纤毛发生机制

　　

生物通报道  近日来自中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的研究人员在新研究中揭示一种特异的miRNA——miR-129-3p通过调控CP110和肌动蛋白（actin）动力学控制了纤毛的发生。相关论文发布在《自然细胞生物学》（Nature Cell Biology）杂志上。

中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的朱学良研究院和鄢秀敏副研究员为该文的共同通讯作者。研究生曹景利、沈义栋为文章的主要作者。

纤毛是细胞表面的一种突起结构，主要由细胞微管组成。除参与细胞的运动外，纤毛可以接受及传导外界的信号从而调控动物的生理及动物的发育与生殖。纤毛的缺陷可导致多种疾病，如肾囊肿，内脏转位，不育，失明，精神迟滞、肥胖乃至癌症。过去的研究证实纤毛发生需要从母体中心体上除去CP110；此外，actin动力学也会对纤毛产生重要影响。然而目前尚不清楚这两种不同的过程是如何被调控的。

在这篇文章中，研究人员发现了一种在脊椎动物中保守的称为miR-129-3p 的microRNA，可在培养的细胞中通过下调CP110和抑制分枝状微丝的形成调控了纤毛的发生。阻断miR-129-3p可抑制血清饥饿诱导的纤毛发生，反之miR-129-3p过表达则可有效诱导增殖细胞中的纤毛发生以及促进纤毛延伸。基因表达分析进一步鉴别了ARP2, TOCA1, ABLIM1 和 ABLIM3是纤毛相关actin动力学中miR-129-3p的靶点。

此外，研究人员利用模式生物斑马鱼证实胚胎中抑制miR-129-3p可影响库氏小泡（Kupffer's vesicle）和原肾的纤毛发生，引起斑马鱼发育异常包括身体卷曲、心包囊水肿和内脏缺陷性左右不对称。

这些研究结果揭示了通过microRNA介导的转录后调控调节中心体向基体转化和随后的纤毛组装的机制。提示miR-129-3p的突变可能也是人类纤毛病的病因之一，而且还明确地把纤毛发生与分枝状微丝形成的抑制联系起来。此外，由于去掉培养基中的血清，即血清饥饿，也能抑制分枝状微丝的产生，这些研究结果部分地解释了血清饥饿可高效诱导培养细胞产生纤毛的原因。

该课题获得了国家科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的经费支持。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

miR-129-3p controls cilia assembly by regulating CP110 and actin dynamics

Ciliogenesis requires the removal of CP110 from the mother centriole; actin dynamics also influence ciliation, at least partly by affecting the centrosomal accumulation of ciliogenic membrane vesicles. How these distinct processes are properly regulated remains unknown. Here we show that miR-129-3p, a microRNA conserved in vertebrates, controlled cilia biogenesis in cultured cells by concomitantly downregulating CP110 and repressing branched F-actin formation. Blocking miR-129-3p inhibited serum-starvation-induced ciliogenesis, whereas its overexpression potently induced ciliation in proliferating cells and also promoted cilia elongation. Gene expression analysis further identified ARP2, TOCA1, ABLIM1 and ABLIM3 as its targets in ciliation-related actin dynamics. Moreover, miR-129-3p inhibition in zebrafish embryos suppressed ciliation in Kupffer’s vesicle and the pronephros, and induced developmental abnormalities including a curved body, pericardial oedema and defective left–right asymmetry. Therefore, our results reveal a mechanism that orchestrates both the centriole-to-basal body transition and subsequent cilia assembly through microRNA-mediated post-transcriptional regulation.

作者简介：

朱学良

研究员，副所长，细胞生物学国家重点实验室（筹）主任

1985年毕业于中国科技大学生物系，1988年在该校获硕士学位。1990年赴美，以联合培养方式先后在加州大学圣地亚哥分校病理系及德州大学圣安东尼奥健康科学中心生物技术研究所进行四年博士论文工作，从事肿瘤抑制蛋白Rb功能的研究。1995年在中科院上海细胞所获博士学位，同年成为上海生命科学研究中心的博士后并任课题组长。1997年被聘为研究组长，副研究员，1999年晋升研究员，博士生导师。次年转入中科院上海生命科学研究院生化与细胞所。2001年3月至8月在加州大学伯克利分校进行访问研究。2001年获国家杰出青年基金支持。《细胞生物学杂志》副主编、《实验细胞学报》、《生物化学与生物物理学报》、《Cell Research》编委、全国膜与细胞生物物理专业委员会委员、上海细胞生物学会理事。

研究方向：细胞周期与运动