2025年11月26日，复旦大学生命科学学院市川宗严(ICHIKAWA Muneyoshi)课题组在The EMBO Journal杂志上发表了题为 “Cryo-ET and MD simulations reveal that dynein-2 is tuned for binding to the A-tubule of the ciliary doublet”的研究论文，结合冷冻电镜断层扫描（Cryo-ET）和分子动力学模拟（MD simulations）等手段揭示了动力蛋白2（dynein-2）在纤毛中优先结合二联微管A小管的分子机制。
纤毛内运输（Intraflagellar transport, IFT）列车负责二联微管与纤毛膜之间的货物运输过程，对纤毛复杂结构的组装和维持至关重要。在IFT过程中，由kinesin-2驱动的顺向（anterograde）IFT列车将货物和dynein-2从胞质运输至纤毛末端。随后，顺向IFT列车重塑为逆向（retrograde）IFT列车，并由dynein-2将其运回细胞体（图1）。为了避免在二联微管与膜之间的有限空间中发生顺逆向IFT列车碰撞，二联微管作为一条“双轨道”，早期研究显示，顺向IFT列车位于B微管上，而逆向IFT列车位于A微管。然而，逆向IFT列车为何特异性地选择A小管作为逆向运输的轨道，其分子机制至今仍未明了。
图 1：纤毛中IFT双向运输模型示意图
本研究首先通过生化实验表明，与在细胞质中起作用的动力蛋白1相比，动力蛋白2对纤毛的二联微管具有更高的亲和力。进一步地，在利用Volta phase plate (VPP) 辅助的cryo-ET重建的体外体系中，观察到dynein-2更倾向于结合于A管表面。该结果表明，dynein-2 能将逆向IFT列车引导至二联微管的A小管。先前的研究表明，二联微管的A小管与B小管之间的微管蛋白在翻译后修饰方面存在差异，尤其是有研究报告指出，A小管上的微管蛋白通常处于酪氨酸化状态，而B小管上的则多为去酪氨酸化状态。为了探究这种翻译后修饰的差异是否会影响 dynein-2 的结合能力，本研究进行了分子动力学模拟分析。模拟结果显示，dynein-2能够更稳定地结合于酪氨酸化的微管蛋白晶格。基于这些结果，我们提出了dynein-2识别微管双联管的分子模型（图2）。本研究阐明了逆向 IFT 的轨道选择机制，并为研究纤毛病相关突变的致病机制提供了新的视角。
图 2：dynein-2轨道识别的分子模型
复旦大学生命科学学院市川宗严(ICHIKAWA Muneyoshi)青年研究员为本文通讯作者，课题组的硕士研究生何浩强与博士研究生陈煦炜为共同第一作者，硕士研究生吕倩茹参与了本研究。合作单位有东京大学以及室兰工业大学。本研究得到了上海市“科技创新行动计划”自然科学基金的资助。
论文链接为：
https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-025-00648-1