中国科学家揭开多纤毛细胞中心粒扩增之谜

本报讯（记者黄辛）中科院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员朱学良等人在最新研究中，揭开了多纤毛细胞中心粒扩增之谜，并发现其与脊椎动物适应从海洋到陆地以及进化之间的联系。相关论文日前在线发表于《自然—细胞生物学》，并将作为杂志封面论文发表。

纤毛既可作为细胞的运动器官，也可作为感觉器官。纤毛基部有一个叫作“中心粒”的桶状细胞器，其产生通常依赖于“母”中心粒，而且在细胞分裂周期中严格执行“一胎制”。不过，科学家后来发现在多纤毛发生过程中，母中心粒打破了“一胎制”。同时，中心粒在一种环状结构（暂且称为“摇篮体”）的周围也能形成，且绝大多数中心粒都是以这种不依赖于母中心粒（也称“从无到有”）的方式产生的。但迄今为止，人们对摇篮体的分子组成和作用机理几乎一无所知。

此次研究人员在体外诱导小鼠气管上皮细胞向多纤毛细胞分化的过程中，发现了摇篮体的一个关键蛋白质Deup1。它不仅为摇篮体的形成所必需，在普通细胞中被外源表达也可诱导摇篮体的形成和“从无到有”的中心粒发生，甚至在细菌中表达也能形成类似摇篮体的环状结构。Deup1是已知母中心粒蛋白质Cep63的同源物，因此它的基因从Cep63的基因进化而来。Cep63在母中心粒上呈现环状定位，并能招募其他蛋白质形成母中心粒上孕育“子”中心粒的“摇篮”。

研究发现，Deup1的作用是使中心粒发生的“摇篮”不需要母中心粒就能大量形成。在脊椎动物进化中，Deup1的出现很可能通过增加细胞的纤毛密度，增强了纤毛保持气管等组织表面的湿润和清洁、形成脑脊液流、推动卵子运动等方面的能力，从而增强四足动物对陆地环境的适应性。