SSNA1自组装与微管结合的结构解析及其在中心粒稳态维持中的关键作用

本研究通过冷冻电镜首次解析了线虫SSNA-1的4.55?结构，揭示其通过C端延伸形成三链螺旋连接点驱动自组装的分子机制。研究人员发现SSNA-1通过R18等关键残基与微管结合，其自组装能力对胚胎细胞分裂中中心粒稳定性至关重要。该研究为理解微管动态重塑和细胞分裂调控提供了新视角，相关成果发表于《Nature Communications》。

　　

在细胞分裂的精密舞蹈中，中心粒如同乐队的指挥棒，精确调控着微管(MT)的排列与运动。然而这支"指挥棒"自身的稳定性却依赖一群神秘的脚手架蛋白——其中SSNA1因其独特的微管成核、分支形成能力而备受关注，但长期以来其分子机制如同蒙着面纱。当科学家们发现SSNA1缺失会导致多极纺锤体和细胞分裂缺陷时，一个关键问题浮出水面：这个仅14kDa的小蛋白如何通过自组装影响微管网络？

来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）和奥地利科学技术研究所（IST Austria）的Lorenzo Agostini、Jason A. Pfister等研究者决定揭开这个谜题。他们选择线虫作为模式生物，通过冷冻电镜捕捉SSNA-1的精细结构，结合基因编辑技术验证其功能，最终在《Nature Communications》发表了突破性发现：SSNA-1通过独特的"头尾相接"方式自组装成八聚体纤维，其C端16个残基形成的三链螺旋连接点不仅是组装的枢纽，更是微管结合的活性中心。

研究主要运用了四大技术手段：1) CRISPR-Cas9构建ssna-1基因敲除和点突变线虫品系；2) 冷冻电镜解析SSNA-1(3E突变体)4.55?结构；3) 动态光散射(DLS)和负染电镜分析蛋白自组装特性；4) 微管共沉降实验结合胚胎成像评估功能。其中特别引入R18E/R20E/Q98E三突变(3E)来克服野生型蛋白的聚集难题。

C. elegans SSNA-1是胚胎细胞分裂的必需因子

通过精确删除ssna-1基因构建的敲除株显示仅30.5%胚胎存活率，突变体出现多极纺锤体和多中心粒表型。免疫定位证实SSNA-1::C-tag与中心粒标记ZYG-1::SPOT共定位，说明其在中心粒功能中的直接作用。

冷冻电镜揭示SSNA-1自组装机制

结构解析显示SSNA-1(3E)通过反平行coiled-coil形成八聚体纤维，每个原体包含7-105位残基。关键发现是C端16残基形成的"分子挂钩"插入相邻原体，构建三链螺旋连接点。该区域包含微管结合关键位点R18，提示自组装能形成周期性微管结合枢纽。

SSNA-1自组装依赖末端相互作用

截断实验证明：1) 缺失R18的SSNA-1(19-105)完全丧失纤维形成；2) C端截至96位时组装能力消失，而保留97位酪氨酸(Y97)则可维持组装。点突变验证Y97与N端Y15/R18的相互作用是维持三链连接点的关键。

微管重塑需要SSNA-1寡聚化

共沉降实验显示全长SSNA-1(FL-WT)可结合70%微管，而R18E/Y97E双突变体仅结合12%。有趣的是，虽Y97E单突变体仅形成短纤维，但仍保留微管分支活性，说明分支形成需要基本组装能力但无需长纤维。

体内验证自组装与微管结合的功能重要性

线虫实验显示：1) 破坏三链连接的Y97E突变体胚胎存活率与敲除株相当(约30%)；2) 仅影响微管结合的R18E突变在25°C时存活率降至66%；3) 双突变Y15E/R18E完全致死，证实N端与Y97协同作用对功能的关键性。

这项研究首次在原子水平揭示了SSNA1通过三链螺旋连接点自组装的分子机制，阐明了其作为"微管结合纤维"维持中心粒稳定的双重功能。特别值得注意的是，SSNA-1的组装方式为理解中心体其他coiled-coil蛋白（如SPD-2、SAS-6等）的协同作用提供了新范式。该发现不仅解释了细胞分裂中中心粒完整性维持的分子基础，更为由中心体异常导致的癌症、纤毛病等疾病提供了潜在治疗靶点。正如作者强调的，SSNA1可能通过自组装强化与中心粒微管的结合，这种"分子加固"机制或成为未来干预细胞分裂异常的新思路。