8月19日，國際學術期刊Journal of Cell Biology在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）朱學良研究組聯(lián)合上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院鄢秀敏團隊和中國科學院生物物理研究所李棟研究組的最新合作研究成果“Distinct Roles of Kif6 and Kif9 in Mammalian Ciliary Trafficking and Motility”，揭示了驅動蛋白（kinesin）Kif6和Kif9在哺乳動物動纖毛（motile cilia）中的功能。

動纖毛和鞭毛（flagella）是進化保守的、突出于細胞表面的毛狀細胞器，通常由九組二聯(lián)體微管和一對中央微管組成。動纖毛多以多纖毛的形式廣泛分布于哺乳動物的腦室、氣管、輸卵管和輸精小管中，通過其有規(guī)律的協(xié)調(diào)擺動，驅動腦脊液循環(huán)、清潔呼吸道和運輸生殖細胞，而鞭毛則驅動精子運動。驅動蛋白是一類重要的分子馬達，它們能夠在微管上進行納米級“行走”，參與物質(zhì)運輸、細胞分裂和纖毛發(fā)生等多種生物學過程，也驅動負責纖毛/鞭毛內(nèi)物質(zhì)運輸，即鞭毛內(nèi)運輸（Intraflagellar Transport, IFT），的列車。

Kif6和Kif9是Kinesin-9家族的兩個成員，具有較高的同源性（圖A）。進化分析發(fā)現(xiàn)它們與動纖毛或鞭毛高度相關，但在哺乳動物中的功能尚不明確。該研究團隊利用自主搭建的掠入射結構光照明超高分辨率熒光顯微鏡（GI-SIM）發(fā)現(xiàn)Kif6和Kif9在哺乳動物運動纖毛中的定位和行為均不同：Kif6呈點狀定位于二聯(lián)體微管外周并沿這些微管進行長距離的雙向運動，其中一些運動與IFT列車共定位，而Kif9定位于纖毛中央器且不進行長距離的運動（圖B-C）。體外實驗證實Kif6，而非Kif9，具有沿微管的運動性。在小鼠模型中，Kif6的敲除會嚴重影響腦室纖毛的協(xié)調(diào)擺動，導致腦脊液流動障礙，并引起嚴重的腦積水（圖D-E），小鼠存活率也大大下降。相比之下，Kif9的敲除并不明顯影響腦室纖毛的協(xié)調(diào)擺動，僅造成輕度腦積水（圖D-E），且不影響小鼠壽命。Kif6^-/-和Kif9^-/-的雄性小鼠均表現(xiàn)為不育，前者精子數(shù)量減少且活力差，后者精子前進運動能力受限。這些結果提示Kif6是運動纖毛上參與貨物運輸?shù)姆肿玉R達，可能通過運輸信號分子等貨物，調(diào)控腦室多纖毛擺動方向的一致性，而Kif9則是纖毛中央微管功能的一種調(diào)節(jié)因子（圖F）。該研究為理解纖毛運動的分子調(diào)控機制和相關病理機制提供了新的線索。

分子細胞卓越中心博士生方楚玉、分子細胞卓越中心與上?？萍即髮W聯(lián)合培養(yǎng)博士生潘新文和中科院生物物理所李迪研究員為該論文的共同第一作者。分子細胞卓越中心朱學良研究員、上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院鄢秀敏研究員和中國科學院生物物理研究所李棟研究員為該論文的共同通訊作者。清華大學梁鑫副教授和上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院黃旲研究員等研究人員為合作者。該研究獲得國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的資助，以及分子細胞卓越中心細胞分析技術平臺、分子生物學技術平臺和國家蛋白質(zhì)設施等的技術支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1083/jcb.202312060

(A)鼠源Kif6和Kif9的示意圖；（B）Kif6-GFP能在腦室運動纖毛外周微管上進行長距離的雙向運動，有些與Ift27顆粒共運動(Ift27⁺Kif6⁺)，有些則單獨運動(Kif6⁺)；（C）Kif9-GFP在中央器上進行短距離的晃動；（D）大腦切片觀察腦室擴大情況顯示Kif6敲除(Kif6^-/-)小鼠出現(xiàn)嚴重的腦積水，而Kif9敲除(Kif9^-/-)小鼠僅表現(xiàn)為輕微的腦積水；（E）與野生型(+/+)和Kif9敲除小鼠不同，Kif6敲除小鼠的腦室管膜上皮運動纖毛擺動方向紊亂；（F）Kif6和Kif9在運動纖毛的功能模式圖。