科学家展示细胞是如何交流的

初级纤毛是存在于人体大多数细胞表面的天线样结构。纤毛是身体细胞类型之间交流的重要媒介。如果纤毛有缺陷，这种沟通就会被破坏，并且细胞不能适当地调节重要的细胞过程，这最终会导致严重的疾病，这些疾病可能影响发育中的胚胎和成人的几乎每个器官和组织。

近年来进行的研究表明，这些小型通信天线(纤毛)接收和传输来自环境的信号的能力严重依赖于特定信号传导受体进出纤毛的传递。纤毛存在于体内几乎每个单细胞的表面上，并且通过不断监测环境，它们控制基本的细胞行为，例如当胚胎发育期间细胞必须分裂或迁移到体内的不同位置时。

例如，在发育中的胚胎中，存在Sonic hedgehog(Shh)信号传导途径，其是体内最重要的几种主要器官如肾和脑的发育之一。影响Shh信号传导的纤毛缺陷或编码Shh信号蛋白的基因突变因此可导致称为“纤毛病”的严重疾病，其中肾脏，大脑和身体中的许多其他器官是有缺陷的。此外，有缺陷的Shh信号传导也被证明可导致儿童和成人的脑肿瘤。

尽管纤毛对人类健康和疾病具有生理重要性，但纤毛接收和传递信号的分子机制仍未完全了解。来自哥本哈根大学生物系的Cilia Group的一项新研究发表在Nature Communications，现在提供了重要的新信息，可能有助于解决这个长期的谜团。

来自生物系的副教授Lotte Bang Pedersen说：“在这项研究中，我们发现一种名为Caveolin(CAV1)的胆固醇结合膜蛋白位于纤毛的基部，在调节纤毛能力方面发挥着核心作用。激活Shh信号通路。而简短的版本是我们现在终于知道这条路径的极其复杂和动态的激活是什么 - 我们已经确定了一个控制这种激活的关键开关。

该图显示了参与激活这种极其复杂和动态途径的各种蛋白质，但也是定义纤毛接收和传递信号的细胞机制中所有基本方面的重要性的一个例子。如图所示，Shh信号的激活依赖于信号蛋白的纤毛进入Shh受体Patched1的Smoothened和ciliary出口; Caveolin，Nephrocystin-4和KIF13B是该途径的第一步。

虽然Caveolin是激活纤毛基部Shh通路所必需的，但新研究发现了两种额外的蛋白质 - 肾脏疾病蛋白质Nephrocystin-4和一种叫做KIF13B的分子运动蛋白质 - 这两种蛋白质都是调节纤毛中Caveolin所必需的。因此也有助于激活Shh信号传导。众所周知，Nephrocystin-4调节纤毛接收和传递信号的能力，并且Nephrocystin-4的突变导致肾脏和其他器官的疾病。

通过这项新研究，研究人员向了解这些疾病发生的分子机制迈进了一步，这可能会为未来的纤毛病患者提供更好的治疗方法。此外，鉴于KIF13B是纤毛信号传导的重要调节因子，在纤毛相关疾病的人类患者中发现KIF13B的致病突变可能只是时间问题。