Nature：中国科学技术大学张凯等团队揭示胞内运输复合体组装新机制

细胞质动力蛋白-1是一种基于微管(MT)的马达蛋白，需要动力蛋白和卷曲螺旋接头来形成进行性动力蛋白-动力蛋白-接头(DDA)复合物。MTs和动力蛋白调节因子lissencephaly-1 (LIS1)在DDA装配中的作用仍不清楚。

2026年2月18日，中国科学技术大学张凯、南京医科大学饶钦辉共同通讯在Nature在线发表题为“Roles of microtubules and LIS1 in dynein transport machinery assembly”的研究论文。该研究系统性地揭示了微管与LIS1介导的胞质动力蛋白-1（dynein）运输系统的组装与启动的新机制，这与领域过去十多年盛行的经典模型显著不同。

新的发现表明：Dynein运输复合体的组装并不由传统认为的接头蛋白介导，也不发生在以往认为的胞质中，而是直接发生在“再常见不过、以至于被长期忽视”的微管上。研究表明，微管不仅是为运输复合体提供被动的轨道，更是一种主动的介导运输机器的装配平台，而LIS1的介入则重塑了原有的组装过程，并特异性地募集低微管亲和力的dynein分子到微管附近。

细胞质动力蛋白-1是一种基于微管(MT)的马达，驱动多种细胞过程，包括长距离货物运输、有丝分裂纺锤体组织和细胞结构的维持。动力蛋白是自动抑制的，需要与动力蛋白和含卷曲螺旋的衔接子装配以进行运动(进入动力蛋白-动力蛋白(DD)-衔接子(DDA)复合体)。

动力蛋白激活的主要模型表明，DDA复合体在与MTs结合之前组装。有人提出，与动力蛋白结合的动力蛋白接头通过迫使动力蛋白氨基末端尾采用平行排列来激活运动性。由此产生的构象信号传播到运动结构域，使它们排列成具有运动能力的排列。MT-bound DD–BICDR1 (DDR–MT) 和 DD–JIP3–LIS1 (DDJL–MT)的最新冷冻电镜(cryo-EM)结构支持这一模型，因为两者都拥有平行排列的马达。这些和其他结构还表明，选择接头结合的动力蛋白复合物(包括BICDR1和JIP3，但BICD2在较小程度上)可以募集多达两个动力蛋白二聚体。

DD–MT复合体的冷冻电镜结构（图源自Nature）

先前的研究还表明，溶液中的DDA组装是一个低效的过程，因为接头必须相对于dynein大大过量(超过10倍),而离子强度必须保持不自然的低。事实上，结构研究通常依赖于化学交联和使用凝胶过滤进一步富集弱组装复合物。这些观察表明，要么DDA在体内组装效率低下，要么我们目前对这一过程的理解不完整。

在这项研究中，研究人员发现MTs在DD复合体装配中起着重要作用，而且这种作用是非常有效的，不依赖于衔接子。此外，无脑回相关蛋白LIS1不会增加DD(A)复合物的最终产量，但可能通过连接MT结合的和低MT亲和力的复合物来刺激DD(A)装配的动力学，推测是激发后者的活性。总之，这些结果证明LIS1真正的作用并不是增加最终的运输复合体量，而是通过重塑组装路径、提高动态招募效率，并在运输过程中增强其灵活性和动力学性能。这一结果清晰地区分了“量”与“过程”混淆导致的误区，协调了领域内长期存在的争论。

中科大生命科学与医学部张凯教授为本研究的通讯作者，南京医科大学饶钦辉教授（张凯实验室前博后，兼本论文共通讯）及中科大张凯实验室杨俊特任副研究员为文章共同一作。张凯实验室前博士生柴鹏鑫博士（现为哈佛大学博士后）发展的微管结合态运输复合体的高分辨cryo-EM方法对本研究有关键推动作用，科罗拉多州立大学Steven Markus教授在DDA组装效率方面给予了重要协作。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10153-y