研究揭示纖毛／鞭毛軸絲外周二聯體微管AB管連接機制

　　纖毛/鞭毛是廣泛存在于真核生物中的特殊細胞器，其核心結構是微管與相關蛋白組裝成的軸絲復合體。軸絲外周由9組二聯體微管（DMTs）構成，每個DMT由A管和B管組成。其中，A管為完全微管，由13根原纖絲環繞而成；B管為不完全微管，僅含10根原纖絲。A管與B管存在兩個連接位點，分別為外側連接點（OJ）和內側連接點（IJ）。A管與B管的緊密連接對于維持DMTs穩定性發揮具有重要作用，若DMT-B管發生開放，將直接影響各種軸絲附屬結構的附著或功能協調。因此，明確纖毛軸絲DMTs結構中，A管與B管連接的組成蛋白和調控機制，有助于學界理解軸絲結構、纖毛功能及其纖毛病發病機理。

　　近期，中國科學院生物物理研究所研究團隊等，將基因敲除小鼠模型與原位結構生物學技術交叉融合，發現了CFAP77是介導纖毛/鞭毛軸絲外周二聯體微管中A管與B管連接的核心蛋白，并系統解析了CFAP77缺失引發的分子連鎖反應，即CFAP77-CCDC105-TEX43三元復合體丟失、A-B管在OJ處斷裂，最終導致纖毛/鞭毛運動缺陷。該研究解答了纖毛/鞭毛軸絲外周二聯體微管中A管與B管實現穩定連接的機制。

　　研究團隊構建了Cfap77基因敲除小鼠模型。表型分析顯示，Cfap77-KO小鼠出現雄性不育特征，其精子數量和形態基本正常，精子運動能力存在缺陷。團隊通過透射電鏡觀察發現，Cfap77-KO小鼠精子軸絲中，約45%的DMT-B管出現明顯開放現象。同時，蛋白表達與功能表型的對應，證實了CFAP77蛋白在維持DMTs中，A-B管OJ部位連接方面的關鍵生物學功能。

　　為揭示CFAP77蛋白缺失導致DMT-B管開放的結構與分子機制，研究利用cryo-ET結合AI技術，解析了Cfap77-KO小鼠精子軸絲DMTs的原位結構。結果顯示，CFAP77敲除導致CFAP77-CCDC105-TEX43三元復合體在DMT-OJ部位完全丟失，從而引發DMT-B管在OJ部位開放和精子運動功能缺陷。研究進一步表明，基因編輯小鼠模型與原位結構生物學技術的交叉融合具有可行性與創新性，且兩者結合優勢顯著。

　　相關研究成果發表在PLOS Biology上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、北京市科學技術委員會等的支持。