期刊名：Nature Communications日期：2016-03-02
DOI：10.1038/ncomms10777 作者：生物小胖乖
摘要 : 纤毛是一种细胞表面伸出的细胞器结构，其作为机械力和化学分子探测器在细胞中发挥关键作用。梅奥诊所的研究人员发现了一种脂类分子调控纤毛发生的新机制，最近该研究成果刊登在Nature Communications。
2016年2月26日，国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》在线发表美国梅奥诊所生物化学和分子生物学系凌坤(kun ling)研究员的一篇研究文章，文章揭示纤毛发生的新机制。徐庆雯(Qingwen Xu)研究员为论文第一作者，凌坤研究员为论文通讯作者。
纤毛是一种由纤毛基体向细胞表面伸出的细胞器结构，作为机械力和化学分子探测器在细胞中发挥关键作用。近年的研究发现很多疾病都与纤毛结构异常、功能失调相关，这些疾病被统称为纤毛病。深入探索纤毛发生的机理不仅对完善生物学基础理论，而且对理解纤毛病的病理机制和临床治疗具有重要意义。
细胞在接受纤毛发生的信号后，蛋白激酶TTBK2被募集到纤毛基体上，此过程依赖该激酶与位于基体上的蛋白CEP164之间的作用。PIPKIg是一种在细胞中以4-磷酸肌醇(PI4P)为底物合成4，5-二磷酸肌醇(PIP2)的脂类激酶。来自美国梅奥诊所的科学家发现该蛋白和一个纤毛病相关的磷酸酶INPP5E都定位于纤毛基体。有趣的是，当细胞接受纤毛发生的信号后，INPP5E会由纤毛基体离开，提示此激酶和磷酸酶可能协调磷脂酰肌醇在纤毛基体周围的浓度。进一步研究发现，作为PIPKIg的底物，同时又是INPP5E的产物的4-磷酸磷脂酰肌醇确实富集在纤毛基体周围，并且其浓度受INPP5E和PIPKIg调节。在未接受纤毛发生信号的细胞中，4-磷酸磷脂酰肌醇抑制CEP164依赖的TTBK2募集，导致抑制微管延伸的蛋白CP110不能离开基体顶端，进而抑制纤毛发生。在接受纤毛发生的信号后，INPP5E离开纤毛基体，导致4-磷酸磷脂酰肌醇的局部浓度降低，上述抑制效果被去除，纤毛发生的程序开始启动。该研究属报道了磷脂酰肌醇类分子在纤毛基体周围富集，并从机制上揭示了其调控纤毛发生的机制，对完善明纤毛发生过程的基础理论和纤毛病的临床治疗具有重要意义。
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原文摘要：
Defective primary cilia are causative to a wide spectrum of human genetic disorders, termed ciliopathies. Although the regulation of ciliogenesis is intensively studied, how it is initiated remains unclear. Here we show that type Iγ phosphatidylinositol 4-phosphate (PtdIns(4)P) 5-kinase (PIPKIγ) and inositol polyphosphate-5-phosphatase E (INPP5E), a Joubert syndrome protein, localize to the centrosome and coordinate the initiation of ciliogenesis. PIPKIγ counteracts INPP5E in regulating tau-tubulin kinase-2 (TTBK2) recruitment to the basal body, which promotes the removal of microtubule capping protein CP110 and the subsequent axoneme elongation. Interestingly, INPP5E and its product—PtdIns(4)P—accumulate at the centrosome/basal body in non-ciliated, but not ciliated, cells. PtdIns(4)P binding to TTBK2 and the distal appendage protein CEP164 compromises the TTBK2-CEP164 interaction and inhibits the recruitment of TTBK2. Our results reveal that PtdIns(4)P homoeostasis, coordinated by PIPKIγ and INPP5E at the centrosome/ciliary base, is vital for ciliogenesis by regulating the CEP164-dependent recruitment of TTBK2.
