纤毛的结构和组成基地

从细胞和纤毛小毛发状细胞器扩展执行许多功能,包括运动性和信号。研究人员现在显示纤毛有一个专门的交通枢纽在他们的基地,在火车和货物运输组装整个纤毛。因为这种纤毛运输系统可能导致缺陷如囊性肾脏或失明,结果发表在科学还提供了洞察各种疾病的分子基础。

纤毛细胞执行许多功能:他们帮助细胞游泳,流体移动,彼此发送消息。纤毛确保我们所看到的,他们把物质从肺部,流体在大脑中移动,使我们能够感知气味和声音。他们也对我们的发展至关重要,正确的安排我们的器官。如果打扰它们的功能,会导致各种各样的疾病,包括心脏、肾脏、和肺部疾病,失明或不孕。

纤毛的组装和功能依赖于大型火车的蛋白质具有重要的货物到纤毛和回基地。即使是最小的单个组件的突变可以瘫痪交通内纤毛。

本·恩格尔教授领导的研究小组生物巴塞尔大学的同事一起日内瓦大学和研究所人类Technopole在米兰已经成功地检查纤毛在他们的自然环境。他们的分析显示本机的3 d结构第一次纤毛基地。在这里,他们发现了繁忙的交通枢纽,火车是组装和加载在准备他们的旅程到纤毛。

纤毛运输装载站

纤毛是牢牢地固定在细胞在他们的基地。“这是开始为纤毛运输车站,”解释Hugo van den Hoek,这项研究的第一作者。“列车组装,满载着货物和放置在rails。”There are a total of nine different rails inside cilia, called microtubules. Each of them consists of two tracks, one for outbound trains and one for inbound. The trains transport proteins such as signaling molecules and building materials to the tip of the cilia. At their destination station, the train is unloaded and disassembled.

团队详细检查装配列车的构成,揭示了秩序的火车在纤毛基础组件放在一起。他们还成像结构底部,作为选择性障碍。“这调节的大火车,直到他们完全组装和装载货物的建设和维护所需的蛋白质纤毛,”van den Hoek说。“从荧光显微镜,我们也知道火车的确切时间表。火车离开车站在9秒内开始,然后整个装配过程重新开始训练。”

3 d细胞器

研究人员解决了纤毛的结构和组成基地的帮助下两个互补的成像方法。博士的研究小组本·恩格尔在巴塞尔和盖亚Pigino在米兰进行低温电子断层扫描,用精致的分子细节揭示原生细胞结构。小薇吉妮哈默博士和教授为首的研究人员从扩张显微镜保罗在日内瓦Guichard添加数据,允许大量的蛋白质是本地化和映射到断层结构。“这强大的技术组合使得我们重建第一纤毛基础的分子模型,观察它如何调节这些蛋白质的组装和条目火车,”保罗Guichard解释道。

“理解交通系统及其物流详细帮助我们理解如何构建和纤毛功能,这也可能为纤毛疾病的治疗提供新思路,”本·恩格尔说。在下一步中,他和他的同事想检查发生了什么在纤毛提示:这端站的结构和如何返回运输组织。

参考:van den Hoek H, Klena N,约旦,et al .原位纤毛的架构基本揭示了分段装配intraflagellar运输列车。科学。2022,377 (6605):543 - 548。doi:10.1126 / science.abm6704

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