子科生物報道：動纖毛是真核生物細胞表面一種以微管為基礎的附屬結構，在氣管、腦室和輸卵管等組織器官中都有廣泛分布。通過周期性的快速擺動，動纖毛可以幫助清潔呼吸道、驅動腦脊液循環(huán)以及促進受精卵向子宮移動。動纖毛的缺陷會造成腦、腎等多器官發(fā)育或功能異常，引發(fā)諸如慢性鼻竇炎、反復呼吸道感染、不育和腦積水等多種纖毛疾病。

　　從結構上看，動纖毛由基體、軸絲和纖毛膜組成，其軸絲結構呈“9+2”模式，即由外圍的9組微管二聯(lián)體和中央鞘包圍的兩根中央微管組成。動纖毛的結構起始于纖毛底部位于胞質內的基體?；w的9組微管三聯(lián)體向胞外延伸，形成纖毛外周的9組微管二聯(lián)體。中央微管則不依附于基體，目前關于中央微管的形成機制，還沒有明確的答案。

　　Wdr47和Camsap是已經鑒定的中央微管調控蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，Wdr47與微管負端結合蛋白Camsap直接相互作用，并富集其到中央微管負端，以保證中央微管的正確形成。然而Wdr47和Camsap相互作用的分子機制卻不清楚。中國科學院生物物理研究所馮巍課題組與中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心朱學良課題組針對該科學問題展開合作研究，通過結構生物學、生物化學和細胞生物學研究，揭示Wdr47識別Camsap家族蛋白并招募其到中央鞘內調控中央微管形成的分子機制。目前該研究以“Intertwined Wdr47-NTD dimer recognizes a basic-helical motif in Camsap proteins for proper central-pair microtubule formation”為題發(fā)表在《Cell Reports》雜志上。

　　該研究首先對Wdr47和Camsap3蛋白的互作位點進行研究，通過生化手段最終確定Wdr47的NTD結構域（Wdr47-NTD）與Camsap3中一段富含堿性氨基酸的無序區(qū)域有直接相互作用。通過序列分析發(fā)現(xiàn)，這段序列在整個Camsap家族蛋白中都非常保守，并命名為Wdr47結合基序（WBR-motif）。隨后，利用X-射線晶體學解析了Wdr47-NTD以及Wdr47-NTD/Camsap3-WBR-motif復合物的結構。結構分析發(fā)現(xiàn)，Wdr47-NTD形成一個相互交纏的二聚體；在復合物中，Camsap3的WBR-motif形成一段短的螺旋結構，該螺旋起始位置的疏水氨基酸直接插入Wdr47-NTD相互交纏區(qū)域的疏水口袋中，而該疏水口袋周圍富含酸性氨基酸，恰好與WBR-motif中的堿性氨基酸形成電荷互補。此前研究發(fā)現(xiàn)，在Wdr47敲除的小鼠室管膜細胞中，動纖毛的中央微管發(fā)生缺失并伴隨著纖毛的擺動異常。在此Wdr47缺失的細胞中，轉染野生型Wdr47可以起到很好的挽救效果，然而轉染破壞Wdr47-Camsap相互作用的Wdr47-F260A突變體則挽救效果不顯著。綜上所述，該研究揭示了Wdr47和Camsap相互作用的分子機制及其在動纖毛中央微管形成過程中的重要作用。

圖. Wdr47識別Camsap的分子機制及其參與調控動纖毛中央微管形成的示意圖

　　中國科學院生物物理研究所馮巍研究員與中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心朱學良研究員為本文的通訊作者。馮巍課題組任錦啟博士、博士研究生李冬和朱學良課題組博士研究生劉聚源為本文的共同第一作者。該課題得到國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B）以及國家自然科學基金等的資助。