JCB | 清华大学生命学院梁鑫课题组与合作者揭示局部主动运输塑造纤毛顶端纳米结构基本原理和新机制

细胞结构的多样性支撑着复杂的生理功能，纤毛作为细胞表面的重要细胞器，其顶端区域在分子组成和形态上呈现显著多样性。本研究目的旨在揭示纤毛顶端纳米结构精准构建的机制。背景上，纤毛轴丝结构高度保守但顶端区域多样性明显，其形成机制尚不明确。果蝇是研究纤毛多样性的理想模型，其机械感觉神经元纤毛尖端存在“力感受器（MO）”结构，富集力敏感离子通道NompC等关键分子。结论上，研究团队通过合作发现，经典纤毛内运输系统的马达kinesin-2不参与力感受器构建；通过RNA测序鉴定出马达蛋白Kif19A，其特异性表达于外周神经元并在MO处富集。Kif19A敲除导致机械感觉分子定位异常但整体纤毛结构正常。分子机制显示Kif19A单分子呈非持续运动，多分子协同实现持续运动。进一步证实Kif19A运动活性是分子顶端富集的必要条件，可直接驱动NompC和DCX-EMAP运输。研究提出理论模型：局部主动运输与结合位点协同拮抗分子扩散，在纤毛尖端建立稳定的分子极性分布，揭示了局部主动运输塑造纤毛顶端纳米结构的基本原理和新机制。