PNAS：清華大學歐光朔/李雪明合作發現新型生物結構“納米毛”_風聞

生物大分子在動物體內原位結構的研究是生物結構領域的前沿，其技術管線包括：高壓冷凍動物樣品（High-pressure freezing）、冷凍聚焦離子束掃描電鏡（Cryo-FIB-SEM）對動物樣品進行低温離子切削獲得厚度小於200納米的冷凍薄片、300KV 冷凍透射電鏡（TEM）對薄片進行電子斷層成像（Cryo-ET）的數據收集。

近日，清華大學生命學院歐光朔和清華大學結構生物學高精尖創新中心李雪明課題組在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上在線發表了題為：In situ structure of intestinal apical surface reveals nanobristles on microvilli 的研究論文。

該研究運用上述技術管線發現了細胞微絨毛表面存在新型生物結構的納米毛，綜合運用單細胞測序、基因組編輯和超分辨光學活體熒光成像等方法鑑定到形成納米毛的關鍵基因，揭示了納米毛調控微絨毛結構均一性的可能機理。

腸道上皮細胞微絨毛是基於微絲束組裝形成的細胞膜表面突起，在物質吸收、分泌和抵禦外源病原菌侵染等生理過程中發揮重要作用。該研究發現線蟲腸道微絨毛的外側以輻射狀的方式分佈着大量的棒狀結構（圖1）。進一步用顆粒平均的方法（Subtomogram averaging）計算出該結構長37.5納米、直徑4.5納米，並有跨膜結構域。

圖1. 對秀麗隱杆線蟲腸道刷狀邊緣進行原位冷凍電子斷層成像實驗，發現微絨毛側表面有納米毛

該工作鑑定出納米毛的形成需要原鈣粘附蛋白家族中的 CDH-8 蛋白，發現納米毛的缺失會使得線蟲生長速度變緩，並異常的產生 Y 型微絨毛，暗示微絨毛可能通過從頂端分裂的模式進行擴增，從而確保了微絨毛長度和形狀的高度均一性。超分辨活體熒光時序成像拍攝到微絨毛在線蟲體內可能的分裂過程，為微絨毛分裂模型提供了一定的直接證據。該研究還發現小鼠腸道微絨毛上存在類似的納米毛結構，提示該生物結構的保守性。

原文鏈接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2122249119