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Kurly蛋白质保持纤毛移动 朝向正确的方向

2019-01-29 10:20:05 • 来源：

一项关于纤毛中发现的蛋白质的新研究 - 细胞表面的毛发状突起 - 可能有助于解释纤毛中的遗传缺陷如何在发育异常，肾脏疾病和许多其他疾病中发挥作用。普林斯顿大学和西北大学的研究人员发现这种蛋白质名为C21orf59或“Kurly”，需要纤毛起伏以保持液体在细胞表面移动。他们还发现，在发育过程中需要蛋白质来正确定向纤毛，使它们朝向正确的方向移动液体。

Kurly蛋白质保持纤毛移动 朝向正确的方向

普林斯顿大学分子生物学副教授丽贝卡·伯丁(Rebecca Burdine)说：“我们发现一种单一的蛋白质负责这两种功能 - 方向和运动性，这是非常令人兴奋的。” “尽管它们在人类疾病中具有重要性，但人们对纤毛的运动和方向如何协调知之甚少，因此这种蛋白质将成为观察这一过程的重要途径。” 该发现在线发表在3月1日的Cell Reports杂志上。

这些研究是在普林斯顿的斑马鱼和西北的非洲爪蛙进行的。在斑马鱼肾脏中，研究人员发现，Kurly蛋白使纤毛能够在均匀的方向上定向，最重要的是，在正确的方向上促进液体沿着肾脏的狭窄通道流动。在青蛙中，皮肤细胞上的纤毛有助于在幼虫阶段沿着动物表面移动液体。在这两种情况下，敲除Kurly的基因导致纤毛定向不正确，从而失去了以挥动方式移动的能力，这有助于推动液体流动。

Kurly在纤毛运动和定向中的作用的发现源于Burdine实验室关于胎儿器官发育的工作，特别是研究改变心脏左右不对称方向的突变。这种突变可以导致器官正常工作但是正常心脏的精确镜像。在搜索左右图案化中涉及的基因时，Burdine团队发现，他们称为kur的基因突变(编码Kurly蛋白)与斑马鱼心脏左右方向的错误有关。

当团队调查kur时，他们注意到突变也影响了纤毛的功能。一段时间以来，已知纤毛对于许多工作是重要的，从感测环境到促进流体流动，到确保肺排泄吸入的污染物。纤毛遗传缺陷与许多人类疾病有关，包括多囊肾病，呼吸窘迫，听力丧失，不育和左右图案疾病，如一项Burdine研究。

Burdine实验室的研究人员发现，Kurly在纤毛运动中的作用源于其确保称为动力臂的蛋白质正确定位于纤毛中的能力。当研究人员敲除kur基因时，动力蛋白不能在适当的位置形成。

共同第一作者，Burdine实验室的博士后研究员Daniel Grimes说，发现单一蛋白质参与运动和定向是令人惊讶的。“这两个方面都是产生流体流动所必需的，我们想知道它们是如何在分子上相互联系的。这项工作增加了一个有助于这一发现的新基因。”

Grimes补充说，Kurly的基因也被发现与人类纤毛疾病有关，因此这项工作可能对理解人类疾病的机制产生影响。研究人员还发现，他们发现的突变使得Kurly蛋白质对温度敏感，并利用这一特性发现Kurly蛋白可能参与启动运动而不是一旦它们开始就保持纤毛移动。

该团队还研究了与Kurly相互作用的蛋白质。西北大学的研究小组表明，当使用名为CRISPR-Cas9的基因编辑技术灭活kur基因时，缺乏功能性的Kurly蛋白导致第二种蛋白质错误定位于细胞表面，称为Prickle2，这有助于细胞知道他们面对的方向。没有适当的Prickle2定位，纤毛将液体推向错误的方向。

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