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纤毛解聚的分子机理
  • 项目名称:纤毛解聚的分子机理
  • 项目类别:重点项目
  • 批准号:30830057
  • 申请代码:C0701
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2009-01-01-2012-12-31
  • 项目负责人:潘俊敏
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:清华大学
  • 批准年度:2008
中文摘要:

纤毛或鞭毛是以细胞微管为主而形成的突出于细胞表面的细胞结构,它起着细胞运动和感应器官的作用。近年来的研究表明,它可感应细胞周围的环境,从而调控动物的发育和调节各组织器官的正常生理功能。纤毛在形成、维系、或功能上的缺陷会导致多种纤毛相关疾病,包括肾脏疾病,呼吸道疾病、内脏翻转及肥胖症等。纤毛解聚活性是纤毛形成和维系的重要调控因素,同时也参与了细胞周期与细胞分化。我们利用模式生物衣藻的鞭毛作为模型研究纤毛解聚的分子机理。我们先前的工作表明蛋白激酶CALK是纤毛解聚的一个中心调控因子,近期的研究结果表明马达蛋白MCAK参与了纤毛中细胞微管的解聚,我们将围绕这两个蛋白质开展进一步的研究,阐明纤毛解聚的分子机理。我们的研究将有助于从分子机理上增强对纤毛相关疾病的认识,并为纤毛相关疾病的诊断、预防和治疗提供理论基础。

结论摘要:

本项目主要是研究纤毛解聚的分子机理。我们主要围绕蛋白质激酶CALK和微管解聚马达Crkinesin13在鞭毛的组装和解聚过程,以及鞭毛长度中的作用机制。 在CALK的研究过程中,我们发现CALK的解聚活性参与了鞭毛长度的调控,CALK的C端结构域的磷酸化同鞭毛的长度密切相关,在没有鞭毛或鞭毛较短的细胞中,CALK C端都是磷酸化的,在鞭毛再生过程中,C端的磷酸化逐渐降低;而在鞭毛长度的突变体中,CALK C端的磷酸化异常。该文章发表在细胞子刊<> (2011)。我们进而分析了CALK磷酸化活性调控位点的磷酸化情况,该磷酸化位点的磷酸化和激酶的活性成正相关。我们发现该位点的磷酸化与C-d端的磷酸化不同,它与鞭毛的长度成负相关,即在短鞭毛的细胞中,CALK的活性位点的磷酸化降低,在鞭毛再生过程中,该位点磷酸化升高。我们认为鞭毛长度是通过CALK活性增加而导致解聚活性的增强,从而与组装活性达到平衡,从而调控了鞭毛的长度。该工作的论文已基本写完,欲进行投稿。有关Crkinesin13的研究,首先我们通过生化的方法发现一个磷酸化蛋白,同时参与了鞭毛的组装和解聚,经过蛋白纯化签定,它是一个解聚微管的马达蛋白Kinesin13 的同源蛋白。诱导鞭毛脱落导致Crkinesin13的磷酸化,在鞭毛组装过程中,Crkinesin13逐渐去磷酸化,RNAi实验表明,它参与了鞭毛的组装。在鞭毛解聚过程中,Crkinesin13大量运输到鞭毛中参与了鞭毛的解聚过程,并且它的鞭毛运输和“鞭毛内运输”机制有关。该工作发表在美国科学院院刊PNAS(2009)上。我们进而研究了Crkinesin13参与鞭毛组装的机制,我们发现鞭毛组装时,细胞质微管发生解聚,提供微管蛋白参与鞭毛的组装。我们签定了Crkinesin13的磷酸化位点,发现Crkinesin13的磷酸化具有抑制微管解聚的功能,但同时,它调控了Crkinesin13定位到微管上。该工作已提交给Journal of Cell Science,初审意见是增加一些讨论,不需要额外的实验,可以接受发表。我们同时还进行了鞭毛解聚过程中鞭毛的比较蛋白组的工作,发表在Journal of proteome research (2011).此外,我们还围绕鞭毛进行了其他工作。目前已经发表的SCI文章7篇包括PNAS


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 10
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
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