在人体细胞中，隐藏着一个长期被忽视的微小结构—初级纤毛，这种像天线一样突出在细胞表面的细胞器，几乎存在于所有哺乳动物细胞中，却鲜为人知。直到近些年，科学家才意识到它的重要性：当初级纤毛出现缺陷时，会引发一组被称为“纤毛病”的疾病，患者可表现为视力障碍、肾脏异常、智力发育迟缓，甚至大脑结构畸形。据估计，超过三分之一的纤毛病会累及中枢神经系统。然而，初级纤毛在大脑形成过程中究竟扮演什么角色，其分子机制长期模糊不清。

近日，一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Proximity labeling proteomics maps radial glial ciliary proteins across the developing telencephalon”的研究报告中，来自加州大学河滨分校等机构的科学家们通过研究首次系统绘制了发育中大脑端脑区域内的初级纤毛蛋白图谱，揭开了这一微小结构中隐藏的惊人秘密。

文章中，研究人员使用了一种名为TurboID的邻近标记技术，结合转基因小鼠模型，在活体内对放射状胶质细胞—胚胎大脑中最重要的神经前体细胞—的初级纤毛进行了蛋白质组学分析。他们分析了超过1000个小鼠胚胎大脑，鉴定出大量定位于纤毛中的蛋白质。结果令人意外：许多蛋白质从未被预期会出现在纤毛里，其中一部分甚至与人类发育障碍直接相关。

发育期端脑内放射状胶质细胞纤毛蛋白体内生物素化小鼠模型的建立

一个典型案例是CKAP2L蛋白，该蛋白的编码基因突变会导致Filippi综合征，一种以小头畸形、智力障碍和手指异常为特征的罕见遗传病，研究人员在小鼠中敲除CKAP2L后，动物的大脑体积显著缩小，提示该蛋白通过纤毛调控神经发生；进一步研究发现，CKAP2L影响的是Hedgehog信号通路—一条在胚胎发育中至关重要的信号轴，而初级纤毛正是这一信号通路的“信号收发中心”。

研究还发现，初级纤毛并非千篇一律，在端脑的背侧和腹侧区域，纤毛的蛋白组成存在显著差异；研究人员共鉴定出超过40种区域特异性分布的蛋白，这意味着初级纤毛在不同脑区执行着高度专门化的功能，而不是仅仅作为一个“通用信号天线”。

最令研究者惊讶的发现来自翻译相关蛋白，按照传统观点，蛋白质合成主要发生在细胞质的内质网上，然后被运输到纤毛中。然而，该研究在放射状胶质细胞的初级纤毛内检测到了核糖体蛋白和翻译机器的多个组分。换句话说，纤毛内部可能具备“就地生产”蛋白质的能力。这好比一直以为面包只能从外面买回来，结果发现屋里居然藏着一条面包生产线。虽然目前尚需进一步实验证实这些翻译组件是否真正具有活性，但这一发现足以挑战细胞生物学中关于蛋白质合成区室的经典教条。

此外，该研究还鉴定了MARCKS蛋白，该蛋白已知是放射状胶质细胞极性的关键调控因子，此次被发现在纤毛生成中发挥作用，这些功能性研究共同表明，初级纤毛不仅是信号接收器，更是一个活跃的分子调控平台。

研究者指出，这项研究首次通过活体邻近标记蛋白质组学技术系统绘制了发育中端脑放射状胶质细胞初级纤毛的蛋白图谱，研究人员发现核糖体蛋白和翻译组分存在于纤毛中，提示局部蛋白质合成的可能性；此外，研究者还鉴定了包括CKAP2L和MARCKS在内的多个与神经发育障碍相关的纤毛蛋白，并揭示了它们调控神经发生的具体分子通路，相关研究结果提供了一个宝贵的资源库，有望帮助科学家将遗传突变与实际的病理过程相连接，也为理解纤毛病的发病机制及探索潜在干预策略指明了方向。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Xiaoliang Liu,Oscar T. Gutierrez,Sabyasachi Baboo, et al. Proximity labeling proteomics maps radial glial ciliary proteins across the developing telencephalon,Cell Reports. DOI:10.1016/j.celrep.2026.117355.