潘俊敏课题组在《Developmental Cell》 上发表论文,首次揭示了钙离子依赖激酶磷酸化马达蛋白KIF3B,调控“鞭毛内运输”(Intraflagellar transport, IFT) 的机制

  2014年8月28日,清华大学生命科学学院潘俊敏教授研究组在CELL子刊 《Developmental Cell》 上在线发表了题为“FLA8/KIF3B Phosphorylation Regulates Kinesin-II Interaction with IFT-B to Control IFT Entry and Turnaround”的研究论文。该论文首次揭示了钙离子依赖激酶磷酸化马达蛋白KIF3B,调控“鞭毛内运输”(Intraflagellar transport, IFT) 的机制,这是关于IFT调控机制的重大进展,为纤毛的调控和信号传导的研究奠定了重要基础。

  纤毛是位于细胞表面的保守细胞器,从原生生物到人类广泛存在。纤毛具有运动和信号传导的功能,其结构或功能缺陷会导致多种人类疾病与发育异常,如肾 脏囊肿、视觉退化、内脏反转、糖尿病、生殖不育等。纤毛的组装和维持依赖于IFT。IFT指的是介于纤毛基部和顶端之间的一种双向蛋白质运输,运输纤毛的 结构蛋白或信号分子。从基部到顶端的运输由驱动蛋白调控;而从顶端到基部的运输是由细胞质动力蛋白提供动力。在纤毛的基部和顶端,IFT受到严格的调控。 驱动蛋白在基部被激活,运载蛋白质复合体(称为IFT复合体)及其所结合的纤毛蛋白和失活的动力蛋白从纤毛基部到纤毛顶端;在顶端,IFT复合体脱离驱动 蛋白,释放所载货物,驱动马达蛋白失活而动力马达蛋白激活;激活的动力蛋白运载IFT复合体及其所新装载的纤毛蛋白回到纤毛基部。虽然IFT于1993年 被发现,但是IFT在纤毛顶端或基部的调控并不清楚。主要的问题包括:1)驱动蛋白激活和失活的机制;2)IFT复合体如何分别在纤毛顶端与基部进行装载 或卸载;3)IFT颗粒进入速率的调控。4)动力蛋白的激活与失活的机制。

  潘俊敏教授课题组利用模式生物—衣藻作为实验系统,结合生化、细胞与遗传的方法,首次发现了钙离子依赖激酶磷酸化驱动马达蛋白亚基KIF3B的 S663位点,并且该位点的磷酸化调控了马达蛋白与IFT颗粒的结合活力,进而调节IFT运输过程中IFT复合体的装卸、马达蛋白的活性。并且发现细胞通 过胞内KIF3B的磷酸化水平,调控IFT进入纤毛的速率。

  该论文主要由生命学院博士生梁银文(现为生命学院博士后)和庞雨浓完成,其他作出贡献的人员包括吴琼,胡长峰,韩雪等,生物医学测试中心蛋白质化学 平台的技术人员许译声和邓海腾教授参与了该项工作的样品分析。感谢测试中心影像中心的技术支持,科技部、国家基金委和教育部的资助。

马达蛋白KIF3B的磷酸化状态调控“鞭毛内运输”(IFT)的模式图

论文链接:http://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(14)00485-7