纤毛是在真核细胞表面广泛分布的一种细胞器，它赋予细胞运动和感知外界信号能力。其中央是基于9组微管环形排列组装的骨架结构，称为轴丝，为纤毛从细胞膜伸出提供支撑。在不同物种的感觉纤毛中，轴丝纵向分为双联体微管组装的中间段（middle segment）和单联体微管组装的远端段（distal segment），后者是从中间段微管双联体的A管延伸而来的（图1A）。远端段结构的形成同时需要阻止B管的延伸，目前关于A管延伸的研究已有不少进展，但对于阻止B管延伸的机制还了解较少，此外，对纤毛轴丝远端段为何只掺入单联体微管以及其功能意义也尚不清楚。
2023年7月18日，清华大学生命科学院欧光朔实验室在《美国科学院院报》杂志发表了题为“调节内连结蛋白促成纤毛轴丝分化”（Modulation of inner junction proteins contributes to axoneme differentiation）的文章，报道了纤毛轴丝分化的机理与功能。
该工作利用模式生物秀丽隐杆线虫研究轴丝分化，发现线虫的双联体微管内连结蛋白 CFAP-20仅局限在中间段的双联体微管上，如果缺失会导致A管和B管无法连接；另一种内连结蛋白PCRG-1则在于大多数感觉纤毛中并不存在，其缺失也不会破坏纤毛结构。但如将PCRG-1异位引入纤毛，会在远端段异常生成双联体微管（图1B），并阻碍纤毛内运输过程和影响动物感觉机能。这项研究表明内连结蛋白的缺失会阻止B管的延伸，并促进纤毛远端段与单联体微管的结构特化，从而为纤毛的形成、分化和功能增加了一个以前未曾认识到的调控层级。
图1.（A) 线虫感觉神经纤毛结构示意；（B）异位表达内连结蛋白PCRG-1导致远端段异常生成双联体微管（比例尺：左列200 nm，右列100 nm）。
清华大学生命学院欧光朔教授课题组2019级博士研究生陈哲和博士后李明博士是该文章的共同第一作者。该研究工作得到了清华大学冷冻电镜平台雷建林研究员、李晓敏高级工程师、李英博士的技术支持， 以及清华-北大生命科学联合中心、科技部、国家自然科学基金委等相关机构的经费资助。
原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2303955120
