事實證明，並非所有從人體許多細胞表面突出的毛髮狀纖毛都是相同的——有無數用於掃動、遊動和其他功能的纖毛，還有直到最近才神秘的原纖毛。
幾乎所有人體細胞都包含這些眾多的微小突起。更豐富的纖毛種類是運動性的；它們像槳一樣運作，以協調的波浪划動，幫助細胞在液體中推進，或掃動細胞表面上的物質（如在呼吸系統中，數百萬纖毛排列在氣道中，幫助排出粘液、死細胞和其他身體碎屑）。相比之下，細胞也包含一個單獨的、非運動性的纖毛，稱為原纖毛。人們已經知道它存在於細胞上一個多世紀了，但許多人認為它是一個無功能的進化殘餘物。
在過去十年中，出現的證據表明，原纖毛確實具有功能。例如，視網膜細胞檢測光線的能力、嗅覺系統細胞檢測氣味的能力都需要原纖毛，並且原纖毛還關鍵地參與了一系列其他細胞通訊過程。
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所有這些不同的細胞活動共同之處在於特定的細胞表面受體，這些受體接收感覺訊號並將資訊傳遞到細胞中。大部分這種細胞通訊機制發生在原纖毛處，部分原因是這種細胞器從細胞體延伸出來，在那裡它可以訪問環境訊號。因此，原纖毛充當一種分子天線，接收和傳輸細胞的訊號。
細胞的特定受體如何從細胞的質膜遷移到纖毛仍然沒有完全理解。最近由斯坦福大學分子和細胞生理學教授馬森斯·納丘裡領導的研究，於6月25日發表在細胞雜誌上，增加了一些新的分子細節。
納丘裡和他的同事專注於理解BBS蛋白家族，之所以這樣命名是因為這些蛋白的缺陷會導致原纖毛功能障礙和罕見的遺傳疾病，即巴德-比德爾綜合徵 (BBS)。BBS 患者會經歷視網膜退化，以及嗅覺喪失；許多患者也傾向於有其他症狀，包括額外的手指和腳趾、糖尿病、肥胖症和腎臟疾病，這表明原纖毛在人類健康中發揮著廣泛的作用。
“所有這些症狀都出現在非常年幼的 BBS 患者身上，”納丘裡說。例如，在六到十二個月大的時候，個體已經嚴重肥胖；大約五歲時，他們的視網膜退化，到青春期時，他們就合法失明瞭。
值得注意的是，廣泛的器官功能障礙可能源於這種非常不顯眼的細胞器，即原纖毛。“這對許多細胞生物學家來說真是一個警鐘。這裡有一些重要的東西，”納丘裡說。
已知有 14 個 BBS 基因，其中任何一個基因發生突變都可能導致該疾病。來自其中七個基因的蛋白質產物組裝成一個複合物，稱為 BBSome，之前由納丘裡的實驗室發現。然而，BBS 蛋白的精確功能仍然不清楚。“當時，我們很高興能有一個統一的 BBS 假設，即一個生化實體將許多這些基因產物聚集在一起。但就功能而言，這仍然是我們難以捉摸的東西，”納丘裡說。
不參與這項研究的西蒙弗雷澤大學分子生物學和生物化學教授米歇爾·勒魯瓦之前的研究表明，BBS 蛋白有助於在纖毛內移動其他蛋白質，可能有助於將蛋白質靶向或從這個細胞區室運出。這項新研究提供的證據表明，BBS 蛋白也有助於將受體蛋白遞送到纖毛表面。研究人員使用小鼠神經元細胞，發現 BBSome 對質膜（細胞表面）上存在的受體進行分類，並將受體靶向纖毛，使其發揮作用。“BBSome 抓住特定的膜蛋白並將其拖入纖毛膜，”納丘裡說。
“我們在 [BBS 患者] 中看到的所有這些不同的症狀很可能都是由未到達纖毛的特定受體引起的，因此特定的訊號通路沒有得到適當的訊號傳遞，”納丘裡說。
接下來，研究人員有興趣識別可能由 BBSome 轉運的其他受體。一種可能性涉及大腦感知體內脂肪量的方式，這種過程被認為取決於已知與 BBS 蛋白相互作用的受體。因此，未來的研究可能會探討基於纖毛的細胞通訊如何調節體重和肥胖。
這項研究也可能有助於開發藥物療法，以幫助平衡與纖毛功能相關的問題。“例如，在可能有肥胖問題的人中，人們可以想象一種方法來專門調節 BBS 蛋白或有助於關鍵受體運輸到纖毛的其他蛋白質的功能，或改變纖毛訊號通路，例如改善臨床症狀，”勒魯瓦說。