成功地在體外重建出負責纖毛內運輸的蛋白復合物

每個活的有機體都產生細小的被稱作纖毛的細胞突起。鞭毛蟲需要它們移動，蛔蟲需要它們尋找食物，精子需要它們移向卵子。纖毛在肺部中形成保護性的細絨毛，并在胚胎內的器官分化中起著至關重要的作用。如今，在一項新的研究中，來自德國慕尼黑技術大學（TUM）的研究人員重建出負責纖毛內運輸的蛋白復合物---鞭毛內運輸復合物（intraflagellar-transport complex, IFT復合物），其中這種蛋白復合物在纖毛的功能中起著決定性作用。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為“Reconstitution reveals motor activation for intraflagellar transport”。

真核細胞的這些多余物（即纖毛）甚至確保人類心臟最終長在正確的位置上---纖毛控制著發育中的胎兒體內的這個器官發育。慕尼黑工業大學物理系生物物理學家Zeynep ?kten博士說，“這種多功能性絕對是吸引人的。”

僅在最近幾年人們才發現纖毛在信號轉導中的重要性。?kten說，“到目前為止，我們對哪些生化過程控制這么多功能知之甚少。這就使得理解這些基本機制變得更加重要。”

這些研究人員對著光線觀察一塊含有薄薄的充滿著液體的毛細管的玻璃板。并沒有觀察到什么---僅是透明的液體。僅在熒光顯微鏡下觀察時，綠色染料標記的IFT復合物的運動才會像綠點一樣可見，所有這些都在一個方向上進行。就像在高速公路上一樣，這些IFT復合物沿著纖毛的細小通道遷移。但到目前為止，IFT復合物是如何啟動的仍然是一個謎。這就是為何?kten和她的團隊決定重建這種蛋白復合物的原因。

在這項研究中，這種蛋白復合物的構成單元（building block）來自模式生物秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）。它利用纖毛來尋找食物并發現危險。生物學家們已鑒定出許多影響線蟲纖毛功能的蛋白。

?kten解釋道，“在這項研究中，經典的自上而下的方法達到了極限，這是因為這種重建涉及太多的構成單元。為了理解鞭毛內運輸（IFT），我們采用一種相反的方法，即從下往上研究單個蛋白及其相互作用。”

蛋白海洋中撈針

這項研究類似于諺語中的大海撈針。各種分子化合物成為考慮的事項。經過數個月的實驗，這些研究人員偶然發現了四種蛋白的最小組合。一旦這些蛋白組裝成一個復合物，它們就開始通過這種樣品載體（即前面的玻璃板）中的毛細管遷移。

?kten回憶道，“當我們觀察熒光顯微圖片時，我們立即知道：如今我們找到了啟動這種IFT復合物的謎團。如果這種IFT復合物中的一種組分因遺傳缺陷而缺乏，那么這種IFT復合物就會發生功能故障---鑒于纖毛的重要性，這會在一系列嚴重疾病中得到反映。”