孙娟：莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白FT81调控鞭毛组装 ·1109· 块，如同一辆运输车，可以将鞭毛组装所需要的蛋白 [5] Taschner M,Bhogaraju S,Vetter M,et al.Biochemical mapping 从基体部位运输到鞭毛的顶端.已有实验证实，莱茵 of interactions within the intraflagellar transport (IFT)B core 衣藻FT81需要同时拥有两个卷曲螺旋区域才能与 complex:IFT52 binds directly to four other IFT-B subunits.Biol Chem,2011,286(30):26344 FT7274发生相互作用，而FT72/74只要有一个卷曲 6]Bhogaraju S,Cajanek L.Fort C,et al.Molecular basis of tubulin 螺旋区域就可以与FT81发生相互作用 transport within the cilium by IFT74 and IFT81.Science,2013, 在莱茵衣藻突变体81中，插入的外源片段破坏 341(6149):1009 了FI81基因，导致严重的鞭毛组装缺陷.缺陷鞭毛 Pazour GJ,Dickert B L,Vucica Y,et al.Chlamydomonas IFT88 的显微结构表明，无鞭毛和短鞭毛突变体81细胞在 and its mouse homologue,polycystic kidney disease gene tg737, 微观结构也发生变化.通过对突变体插入位点的序列 are required for assembly of cilia and flagella.J Cell Biol,2000, 151(3):709 分析，我们发现外源片段并没有破坏F81基因中与 [8]Cole D G.The intraflagellar transport machinery of Chlamydo- 微管蛋白结合的部分，而是引起与微管结合保守位点 monas reinhardtii.Traffic,2003,4(7):435 之后的序列紊乱.这很可能使得FT81蛋白的翻译提 9]Hou Y,Qin H,Follit J A,et al.Functional analysis of an indi- 前终止，从而缺失了与T74结合的卷曲螺旋区域，进 vidual IFT protein:IFT46 is required for transport of outer dynein 而导致细胞内无法形成完整的FTB复合体.因此我 arms into flagella.J Cell Biol,2007,176(5):653 们推测，突变体不能形成正常的鞭毛可能是：FT81被 Do] Sager R,Granick S.Nutritional studies with Chlamydomonas re- inhardi.Ann NY Acad Sci,1953,56(5):831 破坏后引起FT复合体受损，IFT复合体从鞭毛内向顶 [1]Liang Y,Pan J.Regulation of flagellar biogenesis by a calcium 端运输蛋白的能力大大降低，进而导致鞭毛组装所需 dependent protein kinase in Chlamydomonas reinhardtii.PLoS 的蛋白供给不足，鞭毛组装无法正常完成.因此， 0ne,2013,8(7):69902 FT81和IFT74/72蛋白模块在衣藻鞭毛组装所需蛋白 [12]Gorman D S,Levine R P.Cytochrome f and plastocyanin:their 的运输过程中起着必不可少的作用. sequence in the photosynthetic electron transport chain of Chlamydomonas reinhardi.Proc Natl Acad Sci USA.1965,54 3结论 (6):1665 03] Gonzalez-Ballester D,de Montaigu A,Galvan A,et al.Restric- (1)T81蛋白在衣藻鞭毛组装过程中必不可 tion enzyme site-directed amplification PCR:a tool to identify re- 少，且主要定位于基体部位和鞭毛上. gions flanking a marker DNA.Anal Biochem,2005,340(2) (2)FT81蛋白的缺失将会引起鞭毛微观结构的 330 改变 04] Berthold P,Schmitt R,Mages W.An engineered Streptomyces hygroscopicus aph7"gene mediates dominant resistance against 参考文献 hygromycin B in Chlamydomonas reinhardtii.Protist,2002.153 (4):401 [Pan J,Wang Q,Snell W J.Cilium-generated signaling and cilia- [15]Wang L,Piao T,Cao M,et al.Flagellar regeneration requires related disorders.Lab Inrest,2005,85(4):452 cytoplasmic microtubule depolymerization and kinesin-3.J Cell 2]RosenbaumJL,Witman G B.Intraflagellar transport.Nat Rer Si,2013,126(6):1531 Mol Cell Biol,2002.3(11):813 [16]Meng D,Cao M,Oda T,et al.The conserved ciliary protein B]Kozminski K G,Johnson K A,Forscher P,et al.A motility in the Bug22 controls planar beating of Chlamydomonas flagella.Cell eukaryotic flagellum unrelated to flagellar beating.Proc Natl Acad Sci,2014,127(2):281 Sci USA,1993,90(12):5519 [17]Marshall W F,Rosenbaum J L.Intraflagellar transport balances [4]Lucker B F,Behal R H,Qin H,et al.Characterization of the in- continuous turnover of outer doublet microtubules:implications traflagellar transport complex B core:direct interaction of the for flagellar length control.Cell Biol,2001,155(3):405 IFT81 and IFT74/72 subunits.J Biol Chem,2005,280 (30): [18]Scholey J M.Intraflagellar transport.Annu Rer Cell De Biol, 27688 2003,19:423孙 娟: 莱茵衣藻鞭毛内运输蛋白 IFT81 调控鞭毛组装 块［6］，如同一辆运输车，可以将鞭毛组装所需要的蛋白 从基体部位运输到鞭毛的顶端． 已有实验证实，莱茵 衣藻 IFT81 需要同时拥有两个卷曲螺旋区域才能与 IFT72 /74 发生相互作用，而 IFT72 /74 只要有一个卷曲 螺旋区域就可以与 IFT81 发生相互作用［4］． 在莱茵衣藻突变体 ift81 中，插入的外源片段破坏 了 IFT81 基因，导致严重的鞭毛组装缺陷． 缺陷鞭毛 的显微结构表明，无鞭毛和短鞭毛突变体 ift81 细胞在 微观结构也发生变化． 通过对突变体插入位点的序列 分析，我们发现外源片段并没有破坏 IFT81 基因中与 微管蛋白结合的部分，而是引起与微管结合保守位点 之后的序列紊乱． 这很可能使得 IFT81 蛋白的翻译提 前终止，从而缺失了与 IFT74 结合的卷曲螺旋区域，进 而导致细胞内无法形成完整的 IFT-B 复合体． 因此我 们推测，突变体不能形成正常的鞭毛可能是: IFT81 被 破坏后引起 IFT 复合体受损，IFT 复合体从鞭毛内向顶 端运输蛋白的能力大大降低，进而导致鞭毛组装所需 的蛋白 供 给 不 足，鞭 毛 组 装 无 法 正 常 完 成． 因 此， IFT81 和 IFT74 /72 蛋白模块在衣藻鞭毛组装所需蛋白 的运输过程中起着必不可少的作用． 3 结论 ( 1) IFT81 蛋白在衣藻鞭毛组装过程中必不可 少，且主要定位于基体部位和鞭毛上． ( 2) IFT81 蛋白的缺失将会引起鞭毛微观结构的 改变． 参 考 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