子科生物報(bào)道：動(dòng)纖毛是真核生物細(xì)胞表面一種以微管為基礎(chǔ)的附屬結(jié)構(gòu)，在氣管、腦室和輸卵管等組織器官中都有廣泛分布。通過(guò)周期性的快速擺動(dòng)，動(dòng)纖毛可以幫助清潔呼吸道、驅(qū)動(dòng)腦脊液循環(huán)以及促進(jìn)受精卵向子宮移動(dòng)。動(dòng)纖毛的缺陷會(huì)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(fù)呼吸道感染、不育和腦積水等多種纖毛疾病。

　　從結(jié)構(gòu)上看，動(dòng)纖毛由基體、軸絲和纖毛膜組成，其軸絲結(jié)構(gòu)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(dòng)纖毛的結(jié)構(gòu)起始于纖毛底部位于胞質(zhì)內(nèi)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(guān)于中央微管的形成機(jī)制，還沒(méi)有明確的答案。

　　Wdr47和Camsap是已經(jīng)鑒定的中央微管調(diào)控蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，Wdr47與微管負(fù)端結(jié)合蛋白Camsap直接相互作用，并富集其到中央微管負(fù)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(jī)制卻不清楚。中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所馮巍課題組與中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心朱學(xué)良課題組針對(duì)該科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)合作研究，通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究，揭示W(wǎng)dr47識(shí)別Camsap家族蛋白并招募其到中央鞘內(nèi)調(diào)控中央微管形成的分子機(jī)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(duì)Wdr47和Camsap3蛋白的互作位點(diǎn)進(jìn)行研究，通過(guò)生化手段最終確定Wdr47的NTD結(jié)構(gòu)域（Wdr47-NTD）與Camsap3中一段富含堿性氨基酸的無(wú)序區(qū)域有直接相互作用。通過(guò)序列分析發(fā)現(xiàn)，這段序列在整個(gè)Camsap家族蛋白中都非常保守，并命名為Wdr47結(jié)合基序（WBR-motif）。隨后，利用X-射線晶體學(xué)解析了Wdr47-NTD以及Wdr47-NTD/Camsap3-WBR-motif復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，Wdr47-NTD形成一個(gè)相互交纏的二聚體；在復(fù)合物中，Camsap3的WBR-motif形成一段短的螺旋結(jié)構(gòu)，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?chē)缓嵝园被?，恰好與WBR-motif中的堿性氨基酸形成電荷互補(bǔ)。此前研究發(fā)現(xiàn)，在Wdr47敲除的小鼠室管膜細(xì)胞中，動(dòng)纖毛的中央微管發(fā)生缺失并伴隨著纖毛的擺動(dòng)異常。在此Wdr47缺失的細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染野生型Wdr47可以起到很好的挽救效果，然而轉(zhuǎn)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(jī)制及其在動(dòng)纖毛中央微管形成過(guò)程中的重要作用。

圖. Wdr47識(shí)別Camsap的分子機(jī)制及其參與調(diào)控動(dòng)纖毛中央微管形成的示意圖

　　中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所馮巍研究員與中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心朱學(xué)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(xué)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B）以及國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。