文章导读
分子马达失控竟引发ALS等致命疾病？清华欧光朔团队重磅揭秘：Joubert综合征相关蛋白JBTS-26如何在纤毛中段筑起"分子路障"，强制驱动蛋白kinesin-II与运输复合物解离，精准限制其活动区域！通过线虫模型实验，他们发现JBTS-26缺失会导致kinesin-II错误闯入远端，拖慢运输效率；而过量表达则使运输提速。这一机制不仅破解了细胞内区域特异性运输之谜，更为Joubert综合征等遗传疾病的治疗提供了全新靶点。180字内看懂突破性发现。
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当分子马达驱动蛋白（Kinesin）在细胞中被错误激活时，会引发异常运输，从而促发包括肌萎缩侧索硬化（ALS）在内的多种遗传疾病。揭示分子马达区域性运动机制将为相关疾病的治疗提供新的理论依据。在模式生物秀丽隐杆线虫的嗅觉纤毛中，驱动蛋白kinesin-II与OSM-3以分段协作的方式运输IFT复合物：近端双联体微管主要由kinesin-II驱动，远端单联体微管则由OSM-3接力完成。然而，kinesin-II是如何被严格限制在嗅觉纤毛中段，从而避免进入远端区域，其分子机制尚不清晰。
北京时间11月21日，清华大学生命科学学院欧光朔教授课题组在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）发表题为“Joubert综合征相关蛋白JBTS-26界定纤毛驱动蛋白的区室化运动”（Joubert syndrome 26 protein enforces compartmentalized motility of a ciliary kinesin）的研究论文，揭示了JBTS-26通过竞争性结合机制促进kinesin-II在双联体微管上与IFT复合物解离，进而限制kinesin-II进入纤毛远端，调控kinesin-II在纤毛内的区室化运动。
研究团队通过遗传筛选和显微成像发现，在jbts-26突变的线虫中，原本应停留在纤毛中段的kinesin-II会异常闯入远端，进而降低该区域IFT的运输效率。研究显示，JBTS-26蛋白依靠其C端结构域特异定位在纤毛中段的双联体微管上，不随驱动蛋白或货物移动，并且能直接与体外纯化的双联体轴丝微管互作，却不与单联体微管结合。生化实验揭示，JBTS-26能通过直接与KAP-1（kinesin-II的组成部分）相互作用，将其从IFT复合物核心成分OSM-5/IFT88上“解离”，相当于在纤毛中段设置了一道“路障”，强制让kinesin-II在此下车。为验证这一模型，研究人员利用kinesin-II和OSM-3不同的运动速度，在体内分别检测了JBTS-26缺失或过量时IFT的运输速率变化。结果显示：在jbts-26突变体中，由于运动更慢的kinesin-II异常进入远端，使IFT在远端被拖慢；而在JBTS-26过量表达时，kinesin-II提前大量脱离，导致IFT在纤毛中段的运动速度显著提升。
JBTS-26定位在纤毛中段的双联体微管，通过竞争性蛋白质互作促进Kinesin-II从IFT复合物解离
清华大学生命科学学院教授欧光朔为论文通讯作者，生命科学学院博士后王时敏为论文第一作者，生命科学学院博士后李明、2020级博士生陈广涵、博士后陈哲和2022级博士生雷柯欣参与了部分工作。研究得到清华-北大生命科学联合中心、北京生物结构前沿研究中心、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院、科技部、国家自然科学基金委等相关机构以及钱塘冠名教授项目的支持与资助。
论文链接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2504374122
供稿：生命学院
编辑：李华山
审核：郭玲
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这研究太硬核了，清华牛！👍